آشنایی با فرآیند و روش تولید تیرآهن

یکی از کاربردی‌ترین انواع مقاطع فولادی را می‌توانیم تیرآهن بدانیم که در فرایند ساخت سازه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرآهن وظیفه‌ای کاملا حیاتی در ساخت سازه‌های مختلف داشته و باید به تحمل تنش‌های حاصل از نیروهای برشی و لنگر خمشی بپردازد. تیرآهن‌ها امروزه تنوع فوق‌العاده گسترده‌ای دارند و به روش‌های متنوعی ساخته می‌شوند. برای اینکه بتوانید اطلاعات جامعی در این زمینه به دست آورید، لازم است تا با فرایند تولید تیرآهن آشنا شوید. در ادامه با ما همراه باشید تا بیشتر به این موضوع بپردازیم و اطلاعات کاملی را در اختیار شما قرار دهیم.

مواد اولیه تولید تیرآهن چیست؟

یکی از اولین موضوعاتی که در بررسی فرایند تولید تیرآهن باید به آن بپردازیم، مواد اولیه استفاده شده است. در واقع انتخاب مواد اولیه، از اولین مراحل تولید به حساب می‌آید و همین موضوع باعث شده تا از اهمیت بالاتری برخوردار باشد. تیرآهن‌ها را بر اساس مواد اولیه استفاده شده در ساخت آن‌ها می‌توان در دو دسته فولاد کربنی و فولاد آلیاژی قرار داد. معمولا در ساخت محصولات آلیاژی از فلزاتی همچون کربن، کروم، منگنز، نیکل، مس، نیتروژن، تیتانیوم، فسفر، گوگرد، نیوبیوم، سیلیکون و ... استفاده می‌شود. تمام این آلیاژها استحکام بالا و ویژگی‌های منحصر به فردی را دارند که باعث می‌شوند محصولات نهایی دوام و استقامت بالایی داشته باشند.

شمش‌های فولادی را نیز می‌توان از مهم‌ترین مواد اولیه در ساخت تیرآهن‌های ساختمانی دانست. این شمش‌ها در سه نوع بیلت، بلوم و تخال وجود داشته و مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوع بلوم این شمش‌ها نسبت به سایر گزینه‌ها در ساخت تیرآهن کاربردی‌تر است.

روش‌های تولید تیرآهن

از دیگر موضوعاتی که بعد از آشنایی با مواد اولیه تیرآهن از اهمیت بالایی برخوردار بوده و باید به آن بپردازیم، روش‌های کاربردی در ساخت تیرآهن است. امروزه روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارند که می‌توان از آن‌ها بهره برد. چند نمونه از کاربردی‌ترین گزینه‌ها را در این بخش معرفی می‌کنیم.

نورد

روش نورد را باید به‌ عنوان یکی از کاربردی‌ترین روش‌ها در تولید انواع محصولات و مدل‌های تیرآهن بدانیم. در این روش، ابتدا به منعطف‌سازی فلزات پرداخته می‌شود و سپس با استفاده از غلتک‌های بزرگ و صنعتی، آن‌ها را به شکل‌های نهایی و مورد نظر تبدیل می‌کنند. روش نورد به دو دسته نورد سرد و نورد گرم تقسیم‌بندی می‌شود. در پروسه تولید تیرآهن با روش نورد گرم، فلزاتی به کار گرفته می‌شوند که نقطه تبلور مجدد آن‌ها بالای 100 درجه سانتی‌گراد است. این فلزات در ابتدا با حرارت گرم شده و سپس اقدامات بعدی بر روی آن‌ها اجرا می‌شود. از طرف مقابل، در روش نورد سرد معمولا به سراغ فلزاتی می‌روند که قبلا آن‌ها را گرم نکرده‌اند.

اکسترود

روش دیگری که در زمان ساخت تیرآهن مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش اکسترود است. در این روش، فلز را با فشار بالا از قالب عبور می‌دهند تا نهایتا شکل و حالت مورد نظر را به خود بگیرد. لازم به ذکر است که در این روش، تیرآهن هم به شکل گرم و هم به شکل سرد تولید می‌شود.

جوش

روش جوش نیز یکی دیگر از روش‌های کاربردی در تولید تیرآهن است. در این روش ابتدا باید ورق‌های مناسبی را تهیه کنید که ویژگی‌های مورد نیاز یک تیرآهن مرغوب را داشته باشند. این ورق‌ها با استفاده از ابزار جوشکاری صنعتی به یکدیگر متصل شده و در نهایت تیرآهن مورد نظر ساخته می‌شود.

پرچ

روش دیگری که برای تولید تیرآهن مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش پرچ است. در این روش نیز به ورق‌های فلزی نیاز بوده که باید در ابتدا برش زده شوند. سپس سوراخ‌هایی روی این مقاطع فولادی به وجود آمده و از طریق آن‌ها به یکدیگر پرچ می‌شوند.

مراحل تولید تیرآهن

حال که به ‌صورت کلی با روش‌های تولید این مقاطع فولادی آشنا شدیم، لازم است تا به بررسی مراحل ساخت آن‌ها بپردازیم. به طور کلی برای اینکه محصول نهایی ساخته‌شده دارای سطح کیفیت بالایی باشد، لازم است تا مراحل ساخت به ترتیب و کاملا اصولی پشت سر گذاشته شوند. این مراحل به شرح زیر است:

ذوب شمش در کوره

فولاد و آلیاژهای مورد نظر که از سنگ آهن و یا قراضه‌های فولادی به دست آمده‌اند، در ابتدا باید دوباره در کوره ذوب شوند. برای اینکه بتوانیم این قطعات را شکل داده و محصول نهایی را به دست آوریم، باید آن‌ها را در کوره با درجه حرارت 1100 درجه سانتی‌گراد گرم کنیم تا حالت نرم و خمیری به خود بگیرند. شمش‌ها و ضایعات مورد نظر در این مرحله، بعد از گرم شدن توسط رافینگ کشیده شده و در ابعاد تیرآهن دلخواه شکل‌دهی می‌شوند.

نورد و شکل‌دهی

بعد از اینکه قطعات فولادی با استفاده از رافینگ به شکل تیرآهن کشیده شدند، باید به سراغ مرحله مربوط به نورد بروید. در نورد گرم فولاد، از حرارت بالای 1700 درجه فارنهایت استفاده می‌شود که از دمای تبلور مجدد به مراتب بالاتر است. در این دما فولاد به راحتی با استفاده از غلتک تغییر شکل خواهد داد. این مرحله از ساخت تیرآهن شامل مراحل نورد اولیه، نورد میانی و نورد نهایی است. تمام اندازه‌های مختلف از جمله جان و بال تیرآهن، ارتفاع، عرض، طول مقطع و همچنین میزان ضخامت آن در این محله تنظیم می‌شوند.

غلتک تنظیم

در مرحله بعدی باید به تنظیم سایز نهایی محصول ساخته‌شده پرداخته شود. در این مرحله، غلتک‌های مورب مورد استفاده می‌گیرند. این غلتک‌ها دارای زاویه مخصوصی هستند که می‌توانند ضخامت داخلی را تنظیم کنند. اگر به ساختار تیرآهن دقت کنید، متوجه می‌شوید که لبه جان از قسمت‌های مرکزی ضخامت بیشتری دارد. برای اینکه این اندازه‌ها به ‌صورت کاملا دقیق تنظیم شوند، باید این مرحله را پشت سر بگذارید.

برش قطعات و سایزینگ

پس از اینکه سایر محصولات به صورت کامل تنظیم شد، نوبت به مرحله برش‌کاری قطعات سایزینگ آن‌ها می‌رسد. محصول نهایی باید در طول مورد نظر برش داده شود. بر اساس استانداردهای تولید تیرآهن، این محصولات باید در شاخه‌های 12 متری برش داده شده و به فروش برسند. در این راستا دو روش کوپال و برنول برای برش محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند. در روش کوپال که با عنوان روش سرد نیز شناخته می‌شود، از دستگاه‌های قطع کن که دارای گیوتین هستند استفاده می‌کنند. روش برنول یا روش گرم با شعله بنفش حاصل از گاز استیلن و اکسیژن عملیات مربوط به برش‌کاری انجام می‌شود.

کنترل و بسته‌بندی

آخرین مرحله‌ای که در روند تولید تیرآهن باید پشت سر گذاشته شود، مربوط به بسته‌بندی و کنترل است. تمام مصالح ساخته‌شده از نظر ابعاد، کیفیت، شکل هندسی، سطح مقطع و سایر فاکتورهایی از این قبیل، باید مورد بررسی قرار گرفته و کنترل شوند. از این رو محصول نهایی بر اساس استاندارد تولید تیرآهن ساخته شده و سپس وارد پروسه مربوط به بسته‌بندی می‌شود. در نهایت شناسه محصول نیز بر روی آن نصب شده و به بازار فروش عرضه می‌شود.

تکنولوژی‌های نوین ساخت تیرآهن

با پیشرفت تکنولوژی در زمینه‌های مختلف، شاهد استفاده از فناوری‌های نوین در ساخت تیرآهن و مصالح ساختمانی مختلف خواهیم بود. این تغییرات باعث می‌شوند تا ساخت تیرآهن با هزینه کمتر و به‌صرفه‌تری انجام شود. این فرایند باعث شده تا سرعت تولید قطعات هم افزایش پیدا کند. مقاومت بالاتر، عدم تخریب محیط‌زیست در فرایند ساخت و ... نیز از اثرات تکنولوژی‌های نوین هستند که در این زمینه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تیرآهن IPE چگونه تولید می‌شود؟

این تیرآهن با عنوان تیرآهن نیم پهن و یا سبک نیز شناخته شده و بر اساس استانداردهای اروپایی ساخته می‌شود. بالهای این تیرآهن ضخامت ثابتی دارند و از بال‌های معمولی ضخیم‌تر هستند. اندازه استاندارد این محصول بین 8 تا 16 متر بوده و که در موقعیت‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای ساخت تیرآهن PE معمولا از روش نورد یا اکسترود استفاده خواهد شد.

تیرآهن لانه زنبوری چگونه تولید می‌شود؟

یکی دیگر از انواع تیرآهن، لانه زنبوری است که جان آن به شکل ذوزنقه برش داده می‌شود تا بتواند لنگر خمشی را به میزان بیشتری تحمل کند. از این رو ارتفاع تیر افزایش پیدا می‌کند. تیرآهن لانه زنبوری در جان خود دارای حفره‌های توخالی بوده که به شکل لانه زنبور دیده می‌شوند. به همین دلیل معمولا از جوس یا پرچ برای تولید آن استفاده خواهد شد.

روش تولید تیرآهن چه تأثیری بر کیفیت آن دارد؟

همان‌طور که در بخش‌های قبلی اشاره کردیم روش‌های مختلفی برای ساخت تیرآهن وجود دارند که از آن‌ها می‌توان استفاده کرد. هر کدام از این روش‌ها مزایا و معایب منحصر به فرد خود را دارند. یکی از بهترین روش‌ها برای تولید تیرآهن روش نورد گرم است. تیرآهن‌های تولیدشده با این روش، سطح کیفیت بسیار بالایی داشته و می‌توان از آن‌ها برای کاربردهای مختلف استفاده کرد. از این رو توصیه می‌کنیم بر اساس کاربردی که در نظر دارید، اقدام به انتخاب تیرآهن مناسب کنید.

تیرآهن برای تحمل فشارهای مختلف در انواع گوناگون سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. همین موضوع باعث شده تا انواع مختلفی از این محصولات تولید و به بازار عرضه شوند. روش‌های مختلفی در فرایند تولید تیرآهن مورد استفاده قرار می‌گیرند که در بخش‌های قبلی به معرفی آن‌ها پرداختیم. مراحل فرایند تولید را نیز مورد بررسی قرار دادیم تا شما آگاهی بیشتری در این زمینه داشته باشید و بتوانید با شناخت انواع تیرآهن، اقدام به انتخاب از میان آن‌ها کنید.