تقریبا تمام خودرو هایی که در جاده ها وجود دارند از انواع ورق های فولادی ساخته شده اند. دلیل محبوبیت ورق های فولادی در ساخت وسایل نقلیه مقاومت بالا و قیمت مناسب آن ها می باشد، همچنین این ورق ها به آسانی شکل می گیرند و قابل فرم دهی هستند. علاوه بر ورق های فولادی از دیگر ورق های فلزی مانند ورق تیتانیوم، ورق آلومینیوم و ورق منیزیوم نیز در خودروسازی استفاده می شود. بیشترین کاربرد ورق در خودرو سازی نیز مربوطه به بدنه خودرو است. البته از آن در قطعات دیگر نیز استفاده می گردد. در این مقاله به معرفی انواع ورق ها و گریدهای مخلف ورق در قسمت های مختلف خودرو می پردازیم، همچنین مزایای استفاده از ورق در صنعت خودرو سازی و تاریخچه آن را بررسی می کنیم. با ما همراه باشید.
تاریخچه استفاده از ورق در صنعت خودروسازی
در سراسر جهان استفاده از انواع ورق فلزی در تولید خودرو و صنعت خودروسازی محبوبیت بالایی دارد. در واقع اینگونه می توان گفت که صنعت خودروسازی مهم ترین صنعت استفاده کننده از این مقاطع است، اما استفاده از ورق در صنعت خودرو سازی از چه زمانی اهمیت پیدا کرد؟
برای پاسخ این سوال باید به ماشین مسابقات Hot Rod و مسابقات جایزه بزرگ در چند دهه قبل اشاره کنیم. Hot rod مسابقاتی است که در آمریکا و با خودروهای کلاسیک با موتورهای اصلاح شده و تقویت شده برگزار می شود. در این مسابقات بود که از ورق های فولادی در ساخت ماشین های سفارشی سازی شده برای اجرای مسابقات استفاده شد. اولین مسابقه در سال ۱۸۹۴ اتفاق افتاد و تمام خودروهای شرکت کننده در آن مسابقه به روش های مختلف سفارشی سازی شدند. بدین ترتیب می توان گفت تکنیک ساخت و استفاده از ورق فلزی در صنعت خودروسازی به قرن نوزدهم و برای اصلاح خودروها و موتورهای آن ها در مسابقه در جایزه بزرگ باز می‌گردد. امروزه صنعت خودروسازی به شدت به استفاده از انواع ورق فولادی وابسته است به طوری که این صنعت بدون استفاده از ورق های فلزی قابل تصور نیست.
دلایل استفاده از ورق در خودروسازی
با اینکه صنعت خودروسازی در حال حرکت از سمت سنتی بودن به سمت مدرنیته است، اما با این حال، بشر هنوز نتوانسته یک جایگزین مناسب برای این ورق بیابد. برخی از ویژگی‌های بی‌نظیر فولاد که باعث شده این صنعت یکی از مشتریان بلامنازع آن باشد به شرح زیر است:
- بالا بودن دوام و استحکام فولاد
- ورق های مورد استفاده در صنعت خودرو سازی
- سازگاری با محیط زیست
- بالا بودن امنیت در فولاد
- بالا بودن خاصیت انعطاف پذیری
معرفی انواع ورق در خودرو سازی و ویژگی های هر کدام
انواع ورق فولادی در قسمت های مختلف خودرو از جمله شاسی، ترمز، چرخ، ستون، سقف، موتور، صفحات بدنه و سیستم اگزوز به کار برده می شود. انواع ورق های مورد استفاده در این صنعت را می توان به صورت زیر معرفی کرد.
۱- ورق ضد زنگ
یکی از انواع ورق های فولادی مورد استفاده در صنعت خودرو، فولاد ضدزنگ است. عنصر اصلی در آلیاژ فولاد ضد زنگ، کروم است که باعث می شود ورق در مقابل اکسید شدن و رطوبت مقاومت بسیار بالایی داشته باشد. ورق ضد زنگ به دلیل دوام بالا، وزن سبک و مقاومت در برابر رطوبت، کاربردی ترین و مفیدترین ورق در صنعت خودروسازی است. به طور مثال نوع استنلس استیل آن به دلیل ظاهری براق و زیبا اغلب در قسمت بدنه خودروها استفاده می شود. ورق استیل گرید ۳۰۴ نیز یکی از ورق های زنگ نزن با سطحی صاف و صیقلی است که در خودروسازی و بیشتر در ساخت قسمت هایی مانند فویل، سیم، لوله و تسمه از آن استفاده می گردد. ابعاد انواع ورق های استنلس استیل و ویژگی های آن را می توانید در مقاله زیر مطالعه نمایید.
۲- ورق گالوانیزه
ورق های گالوانیزه معمولا از ورق های تولیدی نورد گرم و گاهی از ورق های نورد سرد تولید می شوند. بر روی این ورق ها یک لایه فلز روی کشیده می شود تا از آن در برابر خوردگی محافظت نماید. به همین دلیل بیشتر از سایر مواد چون آلومینیوم، پلاستیک فشرده و … در صنعت خودرو سازی استفاده می شود. از ورق های گالوانیزه با ضخامت بین ۰.۴ تا ۲ میلی متر در صنعت خودروسازی استفاده می شود. ورق خودرو در ایران توسط شرکت ورق خودرو چهارمحال و بختیاری، شرکت فولاد تاراز و فولاد مبارکه و … تولید می گردد.
ورق گالوانیزه در دو نوع گالوانیزه گرم و الکترو گالوانیزوه تولید می شود و هر دوی آن ها در صنعت خودروسازی کاربرد دارد، اما ورق های الکترو گالوانیزه به دلیل دقت بالا در کنترل ضخامت روی، ورق هایی یک دست، صاف و براقی هستند که رنگ آمیزی روی آن ها راحت تر است. به همین دلیل از آن ها بیشتر در مواردی که زیبایی شناسی اهمیت خاصی دارد، مانند بدنه خودرو استفاده می شود. همچنین می توان در درب خودرو، گلگیر، کاپوت و حتی سیستم های صوتی و یا مخازن گاز خودرو نیز از آن ها استفاده کرد. توصیه می کنیم برای آشنایی بیشتر با ورق گالوانیزه مقاله زیر را مطالعه نمایید.
۳- ورق روغنی
ورق روغنی با استفاده از نورد سرد تولید می شود. روغن کاری سطح ورق ها برای جلوگیری از فرسایش و زنگ زدگی انجام می گیرد. انواع ورق روغنی معمولا با ضخامت ۰.۳ تا ۳ میلی متر و در طول ۱ تا ۱.۵ متر در ساخت بدنه خودرو استفاده می گردد. همچنین از این ورق در ساخت لوله اگزوز و دیگر قطعات مختلف خودرو نیز استفاده می شود. از بین انواع ورق روغنی، ورق St14 یا ورق روغنی فوق کشش به دلیل ساختاری انعطاف پذیرتر نسبت به ورق های روغنی دیگر بیشترین کاربرد را در صنایع خودروسازی دارد.
به عنوان مثال فیلترهای اتومبیل از ورق روغنی St14 ساخته می شوند. ورق روغنی ST13 یا ورق نیمه کششی نیز بیشتر در ساخت گل گیر خودرو استفاده می گردد. همچنین از ورق روغنی QSTE ضدسایش برای ساخت قطعات زیری خودرو استفاده می کنند. از تولیدکنندگان این ورق در ایران شرکت فولاد مبارکه اصفهان را می توان نام برد. ورق های روغنی وارداتی نیز معمولا از کشورهای قزاقستان و روسیه وارد می شوند. آشنایی بیشتر با ورق روغی، مزایا و کاربردهای آن را می توانید مقاله زیر را مطالعه نمایید.
۴- ورق سیاه
ورق سیاه یکی دیگر از ورق های مورد استفاده در خودروسازی است که به دلیل ظاهر مات و سیاهی که دارد به این نام خوانده می شود. رایج ترین نوع ورق سیاه تولید شده در ایران در دو گریدSt37 و St52 می باشد. ورق سیاه St37 همان ورق سیاه معمولی با درصد کربن کمتر است که انعطاف پذیری و شکل پذیری بالایی دارد. ورق st37 درجه ۳ در خودروسازی و مخصوصا قطعاتی مانند قاب و رینگ چرخ کاربرد فراوانی دارد. همچنین ورق سیاه کاربرد زیادی در ماشین های مسابقه ای که در رالی های طولانی شرکت می‌کنند پیدا کرده است. نحوه تولید ورق سیاه، انواع و کاربردهای دیگر این نوع ورق را در مقاله زیر مطالعه نمایید.
۵- ورق سخت ( ورق هاردوکس)
ورق هاردوکس نوعی ورق فولادی ضد سایش است که مقاومت بالایی دربرابر سایش، خوردگی و زنگ زدگی دارد. از این ورق در فضاهایی که پدیده سایش در آن ها اتفاق رایجی می باشد استفاده می شود. به طور مثال برای ساخت خودروهایی که در مناطق نظامی استفاده می شوند یا ساخت ماشین آلات و ابزارآلات کشاورزی و ماشین آلات حفاری به دلیل اینکه در معرض سایش مداوم هستند بیشتر از این نوع ورق استفاده می گردد. انواع ورق هاردوکس، ترکیبات شیمایی و خواص مکانیکی و کاربردهای آن را در مقاله زیر مطالعه نمایید.
۶- ورق فولاد کربنی
یکی دیگر از ورق های پرکاربرد در صنعت خودروسازی انواع ورق های فولاد کربنی هستند. ورق های فولاد کربنی به سه دسته زیر تقسیم می شوند:
- فولاد کم کربن (به عنوان فولاد نرم نیز شناخته می شود)
- فولاد کربن متوسط
- فولاد کربن بالا (معمولاً با نام فولاد ابزار کربنی شناخته می شود)
از بین این ورق ها، ورق کربن متوسط که متداول ترین آن ورق ۱۰۴۵ می باشد به دلیل داشتن قابلیت ماشین کاری، عملیات حرارتی و کشش سرد در خودروسازی کاربرد بیشتری دارد. در ساخت اکسل ماشین های سنگین نیز معمولا از این نوع ورق استفاده می‌کنند. ورق ۱۱۴۱ نیز از نوع فولاد کربنی گوگرددار (با کربن متوسط) می باشد که در ساخت اکسل خودرو و ماشین های سنگین کاربرد فراوان دارد.
۷- ورق آلومینیوم
استفاده از ورق آلومینیوم در صنعت خودروسازی گسترده است. دلیل آن نیز در درجه اول انعطاف پذیری و ماهیت سبک آلومینیوم و در مرحله بعد قیمت ارزان آن می باشد. حتی در برخی موارد از ورق های آلومینیومی در بدنه خودرو نیز استفاده می شود. البته بدنه خودروهای آلومینیومی محدود به وسایل نقلیه لوکس می باشد. از دیگر کاربردهای این ورق در خودروسازی می توان به سیم کشی برق خودرو، چرخ ها، لامپ ها، کندانسور و لوله های تهویه مطبوع، قطعات موتور (پیستون، رادیاتور، سرسیلندر) و آهنربا (برای سرعت سنج و سایر عقربه‌های هوشمند خودرو و کیسه هوا) اشاره کرد. در مقاله زیر انواع ورق آلومینیومی، روش تولید و مزایای آن را مطالعه کنید.
۸- ورق تیتانیوم
ویژگی های تیتانیوم و متعاقبا ورق های تیتانومی منحصر به فرد می باشد. این فلز دارای وزنی سبک، استحکام بالا و مقاوم در برابر خوردگی به ویژه در براب آب شور و هوازدگی شیمایی است. در مقایسه تیتانیوم با فلزات چگالی یکسان، می توان گفت تیتانیوم بالاترین میزان استحکام را دارد به همین دلیل آن را به گزینه ای ایده آل برای کاهش وزن کلی و ایجاد بدنه مستحکم تر در خودروهای لوکسی مانند پورشه تبدیل می‌کند. همچنین از این ورق به صورت محدود و در سیستم های اگزوز خودروهای اسپرت مدل های سطح بالا استفاده می شود.
۹- ورق منیزیم
استفاده از ورق منیزیوم در صنعت خودروسازی از سال ۱۹۷۰ محبوبیت پیدا کرد. از جمله مزایای این ورق راحت تر بودن کار کردن با آن نسبت به ورق آلومینیوم می باشد. همچنین این ورق قوی تر و سبک از فولاد است. استفاده از این ورق باعث کاهش قابل توجه وزن خودرو می شود.
بیشترین استفاده از آن در گیربکس، چارچوب صندلی ها و محفظه کیسه هوای راننده و همچنین در ستون فرمان، چرخ های فرمان، و پوشش مخزن سوخت می باشد. خودروسازان قصد دارند در آینده به طور گسترده تر از ورق های منیزیوم در این صنعت به خصوص در پانل های کوچک مانند درب صندوق عقب تا قطعاتی مانند چارچوب صندلی استفاده کنند، اما در حال حاضر به طور متوسط کمتر از ۱ درصد منیزیم در وسایل نقلیه استفاده می شود.
انواع گرید ورق در خودروسازی
کاربرد ورق در خودروسازی بسیار گسترده است. علاوه بر استفاده از ورق با جنس های متفاوت برخی از آلیاژ های مختلف و گرید های ورق وجود دارند که در تولید قطعات خودرو مورد استفاده قرار می گیرند که در ادامه آن ها را معرفی می کنیم .
ورق ها A36
ورق فولادی A36 نوعی ورق آلیاژی است که به روش نورد گرم تولید می شود و در ساخت بدنه خودرو کاربرد دارد. برای ساخت مخازن و استفاده در صنایع دریایی و صنایع نفت و گاز هم از این ورق استفاده می شود .ورق های A36 موجود در بازار ایران بیشتر وارداتی و تولید کشورهای روسیه ، چین و کره می باشند.
کاغذ C 1010
این ورق از ورق های کم کربن است و در ساخت بدنه خودرو استفاده میشود .این ورق قابلیت ماشینکاری، انعطاف پذیری بالا و جوش پذیری مناسبی دارد و به دو روش نورد گرم و نورد سرد تولید میشود.
کاغذ DP
از جدیدترین ورق هایی که برای ساخت بدنه خودرو استفاده می شود ورق DP است. این ورق سختی، استحکام و کیفیت بالایی دارد. ترکیبات شیمیایی و حرارتی انجام شده برای تولید این محصول باعث شده که ساختار آن دو فاز فریت و مارتنزیت داشته باشد. مارتنزیت سختی و استحکام بالایی داشته و از جدیدترین متریال ها برای ساخت خودرو می باشد.
ورق فولادیTRIP
این ورق انعطاف پذیری و قابلیت فرم دهی بالایی دارد به همین دلیل برای ساخت بدنه خودرو استفاده می شود. استحکام این ورق در برابر ضربه مناسب است.
ضخامت ورق بدنه خودرو
کاربرد ورق در خودروسازی بسیار گسترده می باشد اما از همه ضخامت های ورق نمی توان برای ساخت قطعات خودرو استفاده کرد .ورق ها در ضخامت های متفاوتی تولید می‌شوند. اما ورق های نازک که ضخامت کمتری دارند بیشتر برای ساخت خودروها استفاده می‌شوند. هرچه ضخامت ورق بیشتر باشد قابلیت شکل پذیری آن کمتر میشود.
همچنین برای تولید خودرو کنترل وزن آن بسیار مورد اهمیت است و هرچه ورق ها ضخیم تر باشند وزن بیشتری دارند. برای انتخاب ورق مناسب در خودروسازی ضخامت کم ،وزن کم و مقاومت و دوام بالا ملاک قرار می گیرد. بیشتر ورق هایی که در خودرو سازی استفاده می شوند حدود ۰.۴ تا ۲ میلی متر ضخامت دارند.
کلام آخر
در این مقاله در مورد کاربرد ورق در خودروسازی و انواع ورق هایی که در ساخت خودرو مورد استفاده قرار می گیرند صحبت کردیم . ورق های فولادی بسیار سخت و محکم هستند و نسبت به وزن خود استحکام بالایی دارند. تمام ویژگی هایی که ذکر شد باعث می شود ورق ها محصول مناسبی برای ساخت بدنه خودروها باشند.
