انواع ورق های مورد استفاده در صنعت خودروسازی

تقریبا تمام خودروهایی 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 خودروسازی نیز مربوطه به بدنه خودرو است. البته از  آن در قطعات دیگر نیز استفاده می گردد. در این مقاله از دانشنامه آهن ملل به معرفی انواع ورق ها و گریدهای مخلف ورق در قسمت های مختلف خودرو می پردازیم، همچنین مزایای استفاده از ورق در این صنعت و تاریخچه آن را بررسی می کنیم. با آهن ملل همراه باشید.

نقش ورق در صنعت خودرو سازی

شکل دهی، برش و جوش ورق های فلزی از متداول ترین فرآیندها در ساخت خودرو است. از انواع ورق ها در قسمت های مختلف خودرو استفاده می شود. به طور مثال معمولا از ورق های سیاه برای ساخت بدنه، بخش های زیر خودرو و شاسی و از ورق ضد زنگ یا ورق گالوانیزه برای بدنه، اگزور، موتور، سقف و موارد مشابه استفاده می گردد. علاوه بر خودروهای سبک، در ساخت انواع خودروهای سنگین مانند بولدوزر و لودر نیز از انواع ورق فولادی استفاده می شود. با ادامه رشد صنعت خودرو در سطح جهان، انتظار می‌رود تقاضا و استفاده از ورق ‌های فولادی در این صنعت به مراتب افزایش یابد.

نکته جالب و قابل توجه دیگر نحوه به کارگیری ورق در صنعت خودروسازی است. برای این منظور از تجهیزات خاصی استفاده می کنند. به طور مثال از تجهیزات بالابر فولادی عمدتا برای بارگیری ورق های فولادی بر روی دستگاه های برش یا برای تخلیه ورق های طویل استفاده می شود. برای محافظت از سطح ورق فولادی در برابر خراش نیز، باید از وسایل بالابر مناسب استفاده شود. لیفت مغناطیسی راه حل خوبی برای این منظور است. جابه جایی رباتیک نیز برای جابه جایی ورق ها و انتقال آن ها برای فرآیند جوش کاری استفاده می گردد. این روش مستلزم استفاده از گیره‌ های مغناطیسی برای ربات ‌ها به منظور انتخاب و قرار دادن قطعات ورق فولادی در خطوط مختلف است.

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 فلزی در ساخت خودرو از چه زمانی اهمیت پیدا کرد؟

برای پاسخ این سوال باید به ماشین مسابقات  Hot Rodو 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

برخی از ویژگی های مهم و تاثیرگذار ورق ها که باعث می شود این محصول در صنعت خودروسازی غیرقابل جایگزین باشد که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

استحکام و دوام بالا

دوام بالای ورق های فلزی، یکی از دلایل استفاده از آن ها در خودروسازی است. محکم بودن این ورق ها و ویژگی‌ های مطلوب مکانیکی آن ها باعث افزایش استحکام خودرو و در نتیجه ایمنی سرنشینان آن خواهد شد.

طول عمر زیاد

استفاده از فولاد در تولید خودرو به دلیل دوام بالای آن باعث افزایش طول عمر وسایل نقلیه می گردد و مانع تحمیل هزینه‌ های جانبی و مازاد برای خریداران می شود.        

سازگاری با محیط زیست

محصولات یا موادی که قابلیت چندین مرتبه بازیافت و استفاده مجدد داشته باشد، به عنوان مواد سازگار با محیط زیست شناخته می شود. ورق های فولادی نیز از جمله محصولات قابل بازیافت می باشند و سازگار با محیط زیست هستند. جالب است بدانید بازیافت فلز خواص مکانیکی آن را تغییر نمی دهد.

امنیت بالای فولاد

ورق های فلزی به دلیل سختی و استحکام بالا و خواص مکانیکی که دارند می تواند باعث افزایش امنیت وسیله نقلیه می شوند. ورق ها می‌ توانند میزان بالایی از انرژی را به خود جذب کنند و از جان سرنشینان در حوادث رانندگی محافظت نمایند.

قابلیت تعمیر و بازسازی

انواع ورق های فولادی را می ‌توان به راحتی تعمیر کرد. همچنین این ورق ‌ها را می ‌توان بارها و بارها بازسازی و استفاده کرد.

انعطاف پذیری و فرم دهی بالا

یکی دیگر از مزایای استفاده از ورق در خودروسازی انعطاف بالای آن می باشد. قابلیت انعطاف ورق ها به طراحان و تولیدکنندگان خودرو کمک می کند تا به راحتی بتوانند تغییر شکل های لازم را در کابین و یا بدنه اعمال کنند و عملیات های فرم دهی را  بدون محدودیت انجام دهند.

قیمت مناسب

قیمت مناسب انواع ورق فلزی در کنار مقاومت بالایی که دارند، یکی دیگر از دلایل استفاده از آن ها در خودروسازی می باشد. به طور مثال ورق آلومینیوم علاوه بر مزایای سبک و زیبا بودن، قیمت مناسبی نیز دارد و یا ورق سیاه، سختی و مقاومت بالایی دارد که در کنار قیمت مقرون به صرفه، آن را به بهترین گزینه برای خودروسازی تبدیل می کند. برای مشاهده و مقایسه قیمت ها می توانید قیمت روز انواع ورق آهن را در صفحه زیر مشاهده کنید.

معرفی انواع ورق در خودروسازی 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.

معرفی گریدهای مختلف ورق در خودروسازی

علاوه بر استفاده از ورق با جنس های متفاوت در صنعت خودروسازی، از آلیاژهای مختلف و گریدهای متفاوت ورق های فولادی نیز در تولید اتومبیل استفاده می شود. در ادامه آلیاژها و گریدهای متفاوت ورق فولادی مورد استفاده در خودروسازی را معرفی می کنیم.

۱- ورق‌ ASTM A36

ورق فولاد ASTM A36 یک نوع ورق آلیاژی است که در دسته ورق های کربن استیل آلیاژی قرار می گیرد. این نوع ورق  به روش نورد گرم تولید می شود و بیشتر در ساخت بدنه خودرو کاربرد دارد. علاوه بر صنعت خودرو سازی از این ورق در صنایع دیگر از جمله صنایع دریایی، صنایع نفت و گاز و ساخت مخازن  نیز استفاده می شود. ورق های A36 در بازار ایران عمولا وارداتی و تولید کشور های روسیه، کره و چین می باشد. در سال های گذشته این آلیاژ در شرکت فولاد مبارکه اصفهان نیز تولید و عرضه می شده است.

۲- ورق C1010

ورق های C1010 از جمله ورق های کم کربن هستند که بیشتر در ساخت بدنه خودرو استفاده می شوند. این نوع ورق دارای قابلیت ماشین کاری و انعطاف پذیری بالا و جوش پذیری مطلوب می باشد.

۳- ورق فولادی DP

 این نوع ورق از جدیدترین و بهترین ورق ‌های مورد استفاده در ساخت بدنه خودرو می باشد. دلیل آن نیز وجود ویژگی‌ هایی مانند سختی، استحکام و کیفیت بالای این نوع ورق است که به خاطر نحوه تولید و ترکیبات شیمایی به کار رفته در آن ایجاد شده است.

۴- ورق فولادی‌ TRIP

ورق TRIP انعطاف پذیری و قابلیت فرم دهی بالایی دارد، همچنین مستحکم بوده و در برابر ضربه مقاوم می باشد. به همین دلیل در ساخت بدنه خودرو از آن استفاده می شود.

ضخامت ورق بدنه خودرو

ضخامت ورق خودرو بر روی قابلیت شکل‌ پذیری آن تاثیر می ‌گذارد به این صورت که هر چه ضخامت ورق بیشتر باشد شکل پذیری آن کاهش می یابد. همچنین از آنجا که ضخامت و وزن با یکدیگر ارتباط مستقیم دارند و در تولید خودرو کنترل وزن بسیار حائز اهمیت است، بنابراین انتخاب ضخامت مناسب ورق مسئله مهمی می باشد. به طور کل ورق های مورد استفاده در صنعت خودرو معمولاً از ضخامت ۰.۴ تا ۲ میلی متر‌ متغیر هستند. همچنین عرض این مقاطع معمولا  ۸۰۰، ۸۸۰ و ۱۰۰۰ میلی متر انتخاب می‌ شود. به طور مثال در ساخته بدنه پژوه ۴۰۵ از ورق سیاه با ضخامت ۰.۷ میلی متر ساخت کارخانه فولاد مبارکه اصفهان استفاده می گردد.

سخن آخر

ورق های فولادی و فلزی بسیار سخت و محکم هستند و نسبت استحکام به وزن بسیار بالایی دارند. تمام این ویژگی ‌ها آن ها را به عنوان ماده ‌ای مناسب برای بدنه خودرو، تبدیل کرده است، اما ورق مورد استفاده در بدنه خودرو باید ویژگی‌ های دیگری نیز داشته باشد که برای این صنعت قابل استفاده باشد. به همین دلیل در این مقاله تمامی انواع ورق های مناسب برای صنعت خودروسازی و گریدهای پر استفاده را بررسی کردیم.

سوالات متداول انواع ورق های مورد استفاده در خودروسازی