روش های کنترل کیفیت ورق فولادی + 3 مرحله

مصالح و مقاطع فولادی یکی از اصلی‌ترین متریال مورد استفاده در صنایع به حساب می‌آیند که انواع مختلفی را شامل می‌شوند. در قسمت دانشنامه وب سایت شاهین فلز سپاهان، به شرح کامل ورق و موارد استفاده آن، که یکی از انواع مقاطع فولادی محسوب می‌شوند، پرداخته‌ایم که با مراجعه به این بخش، امکان دستیابی به مطالبی مفید در ارتباط با انواع ورق، برای همراهان میسر خواهد بود.

یکی از نکاتی که در ارتباط با بکارگیری ورق‌ها حائز اهمیت بسیاری است، بررسی کیفیت ورق می‌باشد. اما باتوجه به آن‌که مصرف‌کننده معمولا به خودی خود دانشی در ارتباط با تشخیص کیفیت ورق ندارد، این امر چگونه امکان‌پذیر خواهد بود؟

در مطلب پیش رو قصد داریم به بررسی روش های کنترل کیفیت ورق فولادی بپردازیم. این امر علاوه بر آن‌که در خرید مناسب به مصرف کننده کمک می‌کند، از صرف هزینه‌های بالا نیز جلوگیری می‌نماید. تا انتها با ما همراه شوید.

خواص مکانیکی ورق طبق چه استانداردهایی کنترل می‌شود؟

در فرآیند نوردکاری تولید ورق‌های فولادی، خواص مکانیکی محصولات که شامل استحکام تسلیم، استحکام نهایی، درصد ازدیاد طول و درجه حرارت، طبق پارامترهای زیر بررسی می‌شوند:

کنترل خواص مکانیکی ورق فولادی

کنترل خواص مکانیکی ورق فولادی مطابق با پارامترهای زیر بررسی می‌گردند:

• درجه حرارت پاس آخر نورد
• درجه حرارت پیش گرم کردن تختال در کوره
• درجه حرارت کلاف پیچی
• زمان حرارت دادن تختال در کوره
• میزان کاهش ضخامت در آخرین پاس نورد
• ترکیب شیمیایی فولاد

لازم به ذکر است که اکثر محصولات تحت فرآیندهای مختلفی مانند جوشکاری، شکل‌دهی و غیره انجام می‌گردند. این محصولات لازم است که از ویژگی‌های زیر برخوردار باشند:

• مقاومت بالا در برابر ضربه
• مقاومت خستگی مناسب
• کیفیت سطحی و داخلی قابل قبول
• استحکام زیاد
• ناخالصی‌های کم غیرفلزی

خواص محصولات تولیدی با فرآیند نورد کنترل شده

یکی از روش‌های بهبود و بهینه‌سازی خواص محصولات تولیدی، استفاده از فرآیند نورد کنترل شده در حین تولید ورق فولادی است که این امر بر روی قیمت ورق اثرگذار خواهد بود. فولادی که مطابق با این فرآیند تولید شود، از استحکام و چقرمگی مناسبی نیز برخوردار می‌باشد. افزون بر آن به علت شکل‌پذیری و جوش‌پذیری مناسب در صنایع زیر مورد  استفاده قرار می‌گیرند:

• مخازن تحت فشار
• لوله‌های انتقال نفت و گاز
• قطعات تولیدی اتومبیل (تغییر شکل داده شده با روش سرد)

طی عملیات نورد کنترل شده، خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی محصولات به کمک عملیات ترمومکانیکال، تحت بررسی قرار می‌گیرند. عملیات ترمومکانیکال ترکیبی از تغییر شکل پلاستیک و عملیات حرارتی است که در حین فرآیند تولید انجام می‌گیرد.

به عبارت دیگر هدف این نوع از عملیات تامین مجموعه‌ای از خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی است. همچنین دستیابی به آن با عملیات حرارتی و مکانیکی به صورت مجزا امکان پذیر نخواهد بود.

نهایتا پس از انجام عملیات، استحکام و فرم‌پذیری محصول افزایش خواهد یافت. مهم است که مهم‌ترین فاکتورهای متالورژیکی در حین عملیات ترمومکانیکال مورد بررسی قرار گرفته شود. دو پارامتر اصلی در کنترل فرآیند نورد گرم به شرح زیر است:

• درجه حرارت نورد نهایی
• درجه حرارت کلاف پیچی

پارامترهای تاثیرگذار در طی فرآیند نورد کنترل شده به‌درستی تحت کنترل قرار می‌گیرند. در فرآیندهای نورد گرم بعد از گذراندن آخرین مرحله، نوبت به مرحله خنک سازی با آب می‌رسد. اگر درجه حرارت نورد نهایی به ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد رسیده باشد، حرارت بالا است و اگر درجه حرارت نهایی پایین باشد، فولاد در شرایطی مرحله آخر نورد را طی خواهد کرد که از مخلوطی از فریت و استنیت تشکیل شده باشد.

مراحل انجام کنترل کیفیت

کنترل کیفیت یک فرآیند ثابت و اغلب تکراری می‌باشد که در طول مراحل انجام یک پروژه انجام می‌شود و شامل بررسی کیفیت محصول مطابق با استانداردهای کیفی مشخص شده، می‌شود. مراحل کنترل کیفیت به شرح زیر می‌باشد:

• مرحله پیشگیری– مرحله پیشگیری شامل اعمالی ‌می‌شود که باید انجام گیرند تا از میزان احتمال وقوع خطا در حین کار جلوگیری شود.
• مرحله بازرسی– این مرحله شامل عوامل و اعمالی می‌‌شود که ایرادات و خطاها را از دست مشتری نهایی خارج می‌کنند.
• مرحله مدارا– هنگامی صورت می‌گیرد که نتایج حاصله از تولید بر اساس معیارهای مشخص ‌شده در برنامه مدیریت کیفیت در یک رنج یا محدوده قابل قبولی قرار گرفته شوند.

روش های کنترل کیفیت ورق فولادی را بشناسید

برای تعیین و تایید کیفیت انواع ورق فولادی، از نظر خصوصیات مختلف فیزیکی و مکانیکی، تحت آزمایش‌‌های متفاوتی قرار می‌گیرند. این آزمایش ‌ها برای کنترل کیفیت ورق سیاه و سایر ورق‌ها ممکن است یا به‌ صورت مخرب یا غیر مخرب باشند. از جمله آزمایش‌‌های اصلی که برای کنترل کیفیت ورق فولادی استفاده می‌شود، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• آزمایش کنترل چشمی

گاهی ممکن است که ظاهر محصول دچار نقص‌ شود که با چشم غیر مسلح نیز قابل‌ رویت باشد. این ‌گونه مشکلات را می‌‌توان با تست کنترل چشمی تشخیص داد. این ایرادات می‌ت واند شامل تاب ‌دار بودن، پیچش شدید، چاک باز بودن، ترک و غیره باشد. اما باید توجه داشت که تست کنترل چشمی را باید به افراد ماهر و متخصص سپرد تا درصد خطای انسانی در آن کاهش یابد.

• آزمایش متالوژیکی

آزمایش ‌های متالوژیکی برای کنترل کیفیت ورق سیاه از طریق آنالیز ریزساختارهای یک نمونه از این ورق توسط میکروسکوپ استفاده می ‌شود. در ابتدا سطح مقطع نمونه را به ‌صورت خیلی زیاد صیقلی می‌ کنند و با بزرگ‌ نمایی ‌هایی با اندازه قطر 100-500 مورد آزمایش قرار می ‌دهند.

ریزساختارهای فولاد شامل دانه ‌هایی با اندازه ‌های مختلف است که با ترکیب ‌های مختلف کنار هم قرارگرفته ‌اند. به‌ طور کلی، فولاد با دانه ‌های ریزتر، نسبت به فولاد با دانه‌ های بزرگ ‌تر، سخت ‌تر است. از طریق فرآیند آلیاژسازی فولاد با مواد دیگر، مشخصات مختلفی ایجاد می‌ شود.

اندازه دانه، شکل و توزیع فازها و اجزا دیگر (مواد غیرفلزی) قابل ‌تعیین و اندازه ‌گیری است. این موارد تاثیر بالایی بر خصوصیات مکانیکی فلز دارند. بعضی از دانه ‌ها از فریت یا آهن فلزی خالص ساخته‌ شده ‌اند مانند گرافیت، شکل بلوری از کربن است؛ پرلیت، آلیاژ آهن و کربن است. سمانیت، که کاربید آهن نیز نامیده می ‌شود، ترکیبی سخت از آهن و کربن و سایر عناصر مشابه کاربید است.

آستنیت، محلول جامد کربن در آهن گاما است و مارتنزیت، جز اصلی بسیار سخت فولاد است که توسط عملیات حرارتی تولید می ‌شود. این نمونه را همچنین می ‌توان سیاه ‌قلم کرد تا بسیاری از ایرادات وارده بر آن قابل ‌مشاهده باشد. ریزساختار، می‌ تواند عملیات مکانیکی و حرارتی فلز را نشان دهد و با کمک این اطلاعات پیش ‌بینی رفتار مورد انتظار فلز تحت یک مجموعه شرایط خاص امکان ‌پذیر می ‌شود.

• آزمایش سختی

سختی خاصیت اساسی برای ماده نیست، بلکه به خاصیت ارتجاعی و پلاستیکی آن مربوط می‌ شود. مقدار سختی به ‌دست ‌آمده در یک آزمایش خاص، فقط به ‌عنوان مقایسه بین مواد یا رفتارها استفاده می ‌شود. روش آماده‌ سازی نمونه کاملا ساده است و ممکن است از نتایج در تخمین سایر خواص مکانیکی نیز استفاده شود. دو تست معروف که برای سنجش سختی ورق سیاه و سایر موارد استفاده می‌‌شوند، راکول و برینل نام دارند.

• آزمایش سختی‌ پذیری

سختی ‌پذیری خاصیتی است که عمق و توزیع سختی ناشی از خنک‌ سازی و کوئنچ را تعیین می ‌کند. به آزمون استاندارد استفاده‌ شده در این روش کنترل کیفیت ورق سیاه و ورق فولادی، آزمون سخت شدن در پایان فرآیند کوئنچ گفته می ‌شود.

نمونه ‌ای به ‌اندازه 2.54 سانتی ‌متر و طول 10 سانتی‌ متر به‌ طور یکنواخت تا دمای آسترنزدایی گرم می ‌شود. اندازه این دما به ترکیب مواد بستگی دارد و از 816–1038 درجه سانتی ‌گراد است. نمونه را از کوره برداشته و بر روی تاسیساتی قرار می ‌دهند که در آن یک جریان سریع آب با سطح پایینی نمونه تماس می ‌گیرد.

پس از ده دقیقه، نمونه برداشته می‌ شود و دو قطعه با سطح موازی و صاف روی نمونه قرار می ‌گیرند. فولادهای کربنی ساده ‌روی سطح، نزدیک به انتهای کوئنچ شده سخت ‌تر هستند، اما هسته آن‌ ها نسبتا نرم باقی می ‌ماند. ولی فولادهای آلیاژی دارای عمق بیشتری از سختی هستند که این امر، یکی از مزیت ‌های اصلی استفاده از فولادهای آلیاژی است.

• آزمایش کشش

آزمایش کششی مانند آزمایش سختی، آزمایشی آزمایشگاهی است که برای تعیین خصوصیات مکانیکی خاصی انجام می ‌شود. نمونه آماده‌ شده در سر دستگاه آزمایش قرار می ‌گیرد و بار محوری از طریق سیستم بارگذاری هیدرولیکی بر روی نمونه وارد می ‌شود. آزمایش کشش برای تعیین چندین ویژگی مهم مواد مانند مقاومت تسلیم و مقاومت نهایی در برابر کشش یا شکستگی، استفاده می ‌شود.

• آزمایش انعطاف ‌پذیری

شکل ‌پذیری و انعطاف ‌پذیری یک ماده با مقدار تغییر شکل ممکن آن تا زمان شروع شکستگی، نشان داده می‌ شود و می ‌تواند با اندازه ‌گیری طول و کاهش سطح نمونه کششی آزمایش‌ شده تا زمان خرابی آن، محاسبه و تعیین شود. آزمایش انعطاف ‌پذیری نیز یکی از آزمایشات کنترل کیفیت ورق سیاه است.

• آزمایش فشرده ‌سازی

آزمایش ‌های فشرده ‌سازی روی سیلندرها، بلوک‌ ها یا نوارهای کوچک برای تعیین میزان چکش‌ خواری و محدودیت‌‌های آن انجام می ‌شود. روابط تنش- کرنش تعیین‌ شده از این آزمایش برای پیش ‌بینی واکنش این نمونه در شرایط فشارها و نیروهای ناشی از عملیات شکل ‌گیری صنعتی مانند نورد، جعل یا اکستروژن استفاده می‌ شود. نمونه‌ ها بین صفحات فشار قرار می ‌گیرند و فشرده می ‌شوند.

• آزمایش خستگی

آزمون خستگی یکی دیگر از روش های کنترل کیفیت ورق فولادی است. از آزمون خستگی برای تعیین رفتار مواد هنگام مواجهه با بارهای مکرر یا نوسانی استفاده می‌ شود. این آزمایش برای شبیه‌ سازی شرایط تنش استفاده می ‌شود. پتانسیل خستگی یا حد تحمل، با شمارش تعداد چرخه ‌هایی تعیین می ‌شود، که فشار ابتدا در یک جهت و سپس جهت دیگر اعمال می ‌شود و فلز می ‌تواند قبل از شکسته شدن آن‌ها را تحمل کند.

از آزمون‌های خستگی می ‌توان برای مطالعه رفتار مواد تحت انواع مختلف و دامنه ‌های مختلفی از بارهای نوسانی و همچنین اثر خوردگی، شرایط سطح، دما، اندازه و غلظت تنش استفاده کرد.

• آزمایش ضربه

آزمایش دیگر برای کنترل کیفیت ورق سیاه تست ضربه است که برای تعیین رفتار مواد در هنگام مواجهه با بارگذاری زیاد که معمولا در شرایط خم شدن، کشش یا پیچش رخ می ‌دهد، استفاده می ‌شود. برای ضربه زدن به نمونه از یک آونگ چرخشی با وزن ثابت که تا ارتفاع استاندارد بالا رفته است، استفاده می‌ شود. مقداری از انرژی آونگ برای گسیختگی نمونه استفاده می ‌شود؛ بنابراین آونگ به ارتفاع کمتری از ارتفاع استاندارد می‌‌رسد.

• آزمایش سایش

به دلیل ماهیت پیچیده مقاومت نسبت به سایش، این عامل توسط چند تست استاندارد بررسی می‌ شود. یکی از این روش‌ ها، روش پین روی دیسک است که یک پین به دیسک ماده مورد آزمایش منتقل می ‌شود. معمولا در آزمایش سایش مختص یک برنامه است و تجهیزاتی برای شبیه‌ سازی شرایط واقعی طراحی می ‌شوند.

• آزمایش خوردگی

خوردگی شامل تخریب ماده توسط تعامل شیمیایی، الکتروشیمیایی یا متالورژی بین محیط و مواد است. انواع مختلفی از آزمایش ‌ها توسط قرار دادن نمونه در شرایط شبیه ‌سازی ‌شده طبق شرایط واقعی انجام می‌ شود. یک ‌لایه پوششی از فلز توسط روی یا همان فرآیند گالوانیزه کردن، معمولا روی ورق و فولاد سازه ‌ای استفاده می‌ شود که برای استفاده در فضای باز برای محافظت در برابر خوردگی به کار می ‌روند.

• آزمایش خزش

آزمایش خزش برای تعیین، تغییر مداوم تغییر شکل در ماده در دمای بالا و هنگامی‌ که زیر فشار مقاومت تسلیم قرار دارد، مورد استفاده قرار می‌ گیرد. نتایج این آزمایش برای طراحی قطعاتی که قرار است در معرض دمای بالا قرار بگیرند بسیار اهمیت دارد.

خزش ممکن است به‌ عنوان یک جریان آهسته تغییر شکل پلاستیکی تحت یک شرایط فشار ثابت تعریف شود. آزمایش خزش، نوعی آزمایش کششی است که در یک فشار و درجه حرارت ثابت انجام می ‌شود. درصد کشیدگی نمونه با گذشت زمان اندازه‌ گیری می‌ شود.

• آزمایش قابلیت پردازش (ماشین‌کاری)

قابلیت ماشین ‌کاری، در واقع میزان سهولت ماشین ‌کاری روی فلز است. فاکتورهای زیادی برای رتبه‌ بندی قابلیت ماشین ‌کاری در نظر گرفته می ‌شود که شامل میزان از بین رفتن و حذف فلز، کیفیت سطح تمام ‌شده و عمر ابزار می‌شوند. درجه‌‌بندی قابلیت ماشین ‌کاری به ‌صورت درصد بیان می ‌شود.

• آزمایش رادیوگرافی

آزمایش رادیوگرافی فلزات شامل استفاده از اشعه x یا اشعه گاما است. اشعه‌ الکترومغناطیسی با طول‌ موج کوتاه قادر به عبور از ضخامت زیاد فلز هستند و معمولاً برای آزمایش غیر مخرب ریخته‌ گری ‌ها و اتصالات جوش داده‌ شده از نظر تعیین وجود یا عدم وجود خلأهای کوچک و تخلخل استفاده می‌‌شوند.

• آزمایش ذرات مغناطیسی

بازرسی ذرات مغناطیسی روشی برای تشخیص ترک، پارگی، درز، و سایر ناپیوستگی ‌های مشابه در آهن، فولاد و ورق سیاه است. این روش حتی آن نقایص سطح را که با چشم غیرمسلح دیده نمی ‌شوند را هم تشخیص می ‌دهد و همچنین ناپیوستگی ‌های زیر سطح را نیز مشخص می ‌کند. در ابتدا نمونه مغناطیسی می ‌شود و سپس با پودر آهن ریز پوشانده می ‌شود. این ذرات، شکل تقریبی نقص را به خود می‌‌گیرند.

• آزمایش التراسونیک

آزمایش اولتراسونیک از امواج صوتی بالاتر از محدوده شنیداری با فرکانس 1-5 میلیون هرتز استفاده می ‌کند. سونوگرافی امکان آزمایشی سریع، قابل ‌اعتماد و غیر مخرب را فراهم می ‌کند که از امواج صوتی با فرکانس بالا تولید شده برای نفوذ به فلزات و سایر مواد با سرعت چند هزار فوت در ثانیه استفاده می ‌کند.

اگر در مسیر موج اولتراسونیک نقصی وجود داشته باشد، بخشی از انرژی منعکس ‌شده و سیگنال دریافت شده توسط مبدل دریافت ‌کننده، کاهش می ‌یابد. بازرسی اولتراسونیک برای شناسایی و تعیین عیب‌ هایی مانند خلأهای کوچک، ترک‌ های داخلی، تخلخل و اجزا بزرگ غیر فلزی استفاده می ‌شود.

• آزمایش جریان گردابی

آزمایش جریان گردابی برای بررسی نواقص و تغییرات ترکیبی در مواد رسانای الکتریکی بکار گرفته می‌شود. آزمایش جریان گردابی شامل قرار دادن یک میدان مغناطیسی متغیر در نزدیکی یک نمونه رسانای الکتریکی انجام می‌گیرد. جریان‌‌های گردابی در نمونه القا می‌‌شوند.

پس از آن یک میدان مغناطیسی برای خود تولید می‌کنند. یک واحد ردیابی این میدان مغناطیسی جدید را اندازه‌ گیری می‌کند و سیگنال را به ولتاژ تبدیل می‌نماید. ویژگی‌هایی مانند سختی، ترکیب آلیاژ، خلوص شیمیایی و شرایط عملیات حرارتی بر میدان مغناطیسی تاثیر گذاشته و ممکن است با استفاده از آزمایش جریان گردابی اندازه‌ گیری گردد.

جمع بندی

در این مطلب به بررسی روش‌های کنترل کیفیت ورق فولادی پرداخته شد. ورق‌های فولادی از جمله محصولات مهم و پرکاربردی هستند که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و لازم است طبق استانداردهای مشخص به تولید رسند. روش های کنترل کیفیت ورق فولادی شامل مواردی همچون آزمایش رادیوگرافی، آزمایش خزش، آزمایش خوردگی، آزمایش سایش و غیره می‌شود که هر کدام به گونه‌ای تعیین کننده نوع ورق هستند.

منبع(Resource): HOW TO CHECK SHEET METAL QUALITY

سوالات متداول