صنعت خودرو سازی به دلیل تأثیر بالایی که در اقتصاد و توسعه کشورها دارد بسیار مورد توجه است و در بسیاری از کشورها فرصت بسیار بزرگی را برای ایجاد شغل و رشد اقتصادی فراهم می‌کند. یکی از فلزات اصلی که در این صنعت پویا و روبه رشد بسیار زیاد استفاده می‌شود استیل است، که سهم زیادی در خطوط تولید انواع خودرو و وسایل حمل و نقل دارد. اولین و رایج‌ترین کاربرد استیل در خودرو سازی را می‌توان در طراحی و ساخت سیستم اگزوز خودروها مشاهده کرد. استنلس استیل به دلیل قابلیت‌های فنی متنوعی که دارد در صنایع مختلف مخصوصا صنعت خودروسازی کاربرد بسیار زیادی دارد. از صنایع خوردو سازی گرفته، تا ساخت وساز و صنایع پزشکی، نقش فولاد ضد زنگ بسیار پررنگ و قابل مشاهده است. کاربردهای فولاد ضد زنگ الزامات مونتاژ خودرو را بر طرف می‌نماید. اتصالاتی همچون بست‌ها، فنرها، سگدست، زیرصفحه‌ها و پنل‌ها همگی از فولادضدزنگ ساخته می‌شوند و در همه بخش‌های خودرو به کار می‌روند. مفیدترین جنبه استنلس استیل‌ها قابلیت داکتیلیته، چقرمگی، استحکام، مقاومت در مقابل خوردگی و یا ترک‌های ناشی از خوردگی می‌باشد. البته این نکته را هم باید در نظر داشته باشیم که استفاده از استنلس استیل نسبتا سبک و مقرون به صرفه‌تر می‌باشد. هنگامی که تمامی این ویژگی‌ها را کنار هم قرار می‌دهیم، فولادهای زنگ نزن دوپلکس بیشترین کاربرد و مزایای قابل ملاحظه ای در صنعت اتومبیل سازی دارند. استنلس استیل دوپلکس تقریبا استحکامی دو برابر فولادهای فریتی و آستنیتی دارند.
کاربردهای ورق استیل در صنعت خودرو
ورق استیل با برخورداری از مقاومت خوردگی عالی و خواص مطلوب مکانیکی به عنوان یکی از مواد اولیه و بنیادین ساخت در صنایع خودروسازی محسوب می‌شود.
از ورق استیل در ساخت قطعات گوناگونی نظیر بدنه پمپ‌ها، شیلدهای حرارتی، برف پاک کن، محفظه‌های ایربگ، فنرهای تسمه، بست یا گیره شیلنگ و بسیاری قطعات دیگر در ماشین‌ها استفاده می‌شود. استنلس استیل کاربردهای بسیار زیادی در صنعت خودروسازی دارد و مهندسین در مسیر ارتقاء و پیشرفت آن تلاش می‌کنند.
دلیل اصلی استفاده استنلس استیل در صنعت خودرو سازی این است که آلیاژهای آن پایه آهن را در خود دارند. و به این دلیل وجود عناصر آلیاژی مختلف مانند کروم، نیکل، مولیبدن و … خواص قابل توجهی را به استیل اضافه می‌کنند. آلیاژها یا گریدهای مختلف از استنلس استیل، به دلیل محتوای مختلف از عناصر آلیاژی، ویژگی‌های متفاوتی دارند. وجود این ویژگی‌های فنی سبب شده است تا کاربرد استیل در خودرو سازی نیز بیشتر مورد توجه قرار بگیرد و رو به گسترش باشد. یکی دیگر از دلایلی که کاربرد استیل در خودروسازی بسیار زیاد است به دلیل مقاومت به خوردگی، استحکام بالا و طول عمر زیاد این آلیاژها است. مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون را می‌توان اصلی‌ترین ویژگی این آلیاژها دانست، ولی در کنار مقاومت به خوردگی، استیل خصوصیات دیگری نیز دارد.
استحکام و خواص مکانیکی استیل نسبت به فولادهای کربن دار معمولی بسیار بالاتر است، ضمن این‌که با اکثر روش‌های تولید نیز سازگاری دارد. از طرف دیگر در دماهای بالا و شرایط برودتی، خواص خود را حفظ می‌کند.
ورق استیل پرکاربردترین نوع استیل در صنعت خودروسازی محسوب می‌شود. ورق استیل یک نوع ورق فلزی است که از فولادضدزنگ یا فولاد کربنی ساخته شده است. این ورق‌ها به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی قابل توجه مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، انعطاف پذیری و سختی مناسب، در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، پتروشیمی، ساختمانی و قطعات فلزی استفاده می‌شوند.
برخی از ترکیباتی که در استیل وجود دارد و باعث برتری آن نسبت به سایر هم رده‌های خود می‌شود عبارتند از:
- استیل آستنیتیک: آلیاژی از آهن، کروم، نیکل و مولیبدن است که برای مقاومت در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی در برابر مواد شیمیایی و محیط‌های خورنده استفاده می‌شود.
- استیل ضد زنگ: از پرکاربردترین آلیاژهای استیل با ترکیبی از آهن، کروم و نیکل بوده که در صنایع هوافضا، هدایت حرارت، بسته‌بندی غذا و صنایع الکترونیک مصرف زیادی دارد.
- استیل فریتیک: شامل آهن و کروم بوده و به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی اسید و گاز کربنیک، در تولید وسایل خانگی و خودروها استفاده می‌شود.
- استیل مارتنزیتیک: این استیل حاوی آهن و کروم است و در صنایع برای ساخت ابزار و دستگاه‌های برش کاربرد دارد.
ویژگی های استیل
گریدهای مختلف استیل ویژگی‌های متفاوتی دارند و از خود رفتارهای متفاوتی نشان می‌دهند. برخی از آن‌ها قابلیت استفاده در دماهای بسیار بالا را دارند. اکثر آلیاژهای استیل، قابلیت جوشکاری و شکل پذیری خوبی دارند. برخی از گریدهای استیل توانایی استفاده در محیط‌هایی با نرخ خوردگی بالا را دارند. به همین دلیل باید متناسب با نیاز هر محیط و شرایط عمل‌کردی، بهترین آلیاژ استیل را انتخاب کنید.
عناصر اصلی آلیاژی فولاد ضد زنگ، کربن، کروم، نیکل، منگنز و مولیبدن هستند. کروم سبب بهبود مقاومت به خوردگی استیل می‌شود. عنصر کروم با تشکیل یک لایه اکسید مقاوم در برابر خوردگی، از استیل در برابر انواع مواد خورنده مقاومت می‌کند. میزان کروم موجود در ساختار می‌تواند بر میزان مقاومت به خوردگی اثر گذار باشد.
یکی از دلایل کاربرد استیل در خودروسازی، قابلیت شکل پذیری و جوشکاری استیل است. عنصر نیکل نیز می‌تواند سبب بهبود قابلیت شکل‌دهی استیل شود. همچنین به دلیل محتوای کم کربن در ساختار فولادهای زنگ نزن آستنیتی، قابلیت جوشکاری بسیار خوبی دارند. عنصر مولیبدن سبب بهبود مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی می‌شود. این ترک را می‌توان یکی از مخرب‌ترین عوامل در خوردگی دانست. چرا که این ترک در تنش‌های بسیار پایین‌تر از تنش مجاز قطعات رخ می‌دهد.
حدود ۱۵ تا ۲۲ کیلو‌گرم از وزن خودرو از قطعات کوچک گرفته تا قطعات بزرگ عمدتا از استنلس استیل هستند که عمدتا در سیستم اگزوز خودرو، باک و قطعات سیستم سوخت رسانی، استراکچر، قطعات سیستم تعلیق و برخی قطعات تزئینی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دلایلی که باعث کاربرد زیاد استیل در صنعت خودرو سازی می‌شود:
- مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و خوردگی
- قابلیت ساخت و تولید به شکل‌های مختلف و به صورت سفارشی
- قیمت مناسب نسبت به دیگر فلزات مانند آلومینیوم، نیکل و مواد پلیمری
- وزن سبک و قابلیت حمل و نقل آسان
- قابلیت بازیافت و کاهش آسیب به محیط زیست
برای تقویت پارامترهای عملیاتی، پژوهشگران توجه زیادی به اگزوز از خود نشان داده‌اند، به طوری که این سیستم‌های اگزوز بتوانند شرایط سخت خوردگی و زیست محیطی را تحمل نمایند. بنابراین افزودن عناصر متعدد ثبیت کننده فقط با انتخاب صحیح گریدهای استیل، جزو بااهمیت‌ترین مشخصه می‌باشد.
شرکت‌های خودروسازی نیاز به ورقی دارند که در کنار وزن سبک، از استحکام و مقاومت بالایی نسبت به ضربه برخوردار باشد. ورق‌های استیل گرید ۳۰۴، ۳۱۶ و ۴۳۰ در این زمینه کاربرد زیادی دارند و بیشتر در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
استفاده از ورق استیل کروم-منگنز بدون نیکل، به عنوان ماده‌ای برای ساخت سپر اتومبیل استفاده می‌شود و این خود یکی از تحولات بسیار بزرگ در عرصه خودروسازی محسوب می‌شود. در واقع مهندسین محقق و صنعتگران عمده کشف خود در راهکارها و هزینه‌های مربوط به کاربرد این مواد در ساخت قطعات گوناگون خودرو را شروع نموده‌اند. مانند:
- پنل‌های کف و بدنه خودرو، تقویت کننده‌ها و تیرآهن‌ها
- مخزن‌های سوخت
- چرخ‌ها، شفت‌های گیربکس و بازوهای تعلیق
بعد از افزودن کروم، فولاد یک لایه غیرفعال را تشکیل می‌دهد که ضخامت بسیار نازکی دارد ولی نقش حیاتی در مقاومت ورق در برابر زنگ زدگی ایفا می‌کند. فولاد ضد زنگ ترکیبی از فلزات و عناصر شیمیایی است که خواص و مزایای عالی را به شما ارائه می‌دهد. این ترکیبات شیمیایی سبب تولید ورق استیل با استحکام بالا و طول عمر طولانی می‌شود.
یکی از مهم‌ترین خصوصیات مهم ورق استنلس استیل که باعث توجه ویژه خودروسازها به آن شده است، ظاهر زیبا و براق ورق استیل می‌باشد. زیرا خودروسازها نیاز به فولادی دارد که در کنار استحکام دارای ظاهری شفاف و براق باشد. این براقیت و شفافیت بر روی بدنه سبب زیبایی خودرو و در نتیجه استقبال زیاد خریداران خوردو در بازار می‌شود.
استفاده برای شاسی خودرو
شاسی خودرو یکی از پارامترهای اصلی در امنیت جانی و تعادل خودرو است. خودروسازها از مقاطعی در قسمت شاسی استفاده می‌کنند که دارای استحکام و مقاومت بسیار بالایی برخورد دار بوده و در صورت برخورد ضربه از جان و مال خریدار محافظت می‌کند. همچنین شاسی خودرو یکی از بخش‌های مهم وسیله نقلیه است که باید از ورق استنلس استیل با استحکام بالا و طول عمر مفید استفاده شود.
استفاده برای سیستم اگزوز
قسمت زیرین خودرو یکی از بخش‌هایی است که همواره در معرض خوردگی و زنگ زدگی قرار دارد. خودروسازها باید از ورقی در ساخت اگزوز استفاده کنند که در کنار داشتن مقاومت به خوردگی و زنگ زدگی در شرایط مختلف، در برابر دما و حرارت بالای اگزوز نیز مقاوم باشد.
استفاده برای باک سوخت
این قسمت از خودرو یکی از حیاتی‌ترین عضو خودرو به شمار می‌رود که با اختلال در آن کل سیستم خودرو دچار مشکل خواهد شد. مهندسین خودرو از ورقی در ساخت آن استفاده می‌کنند که دارای مقاومت بالا در برابر عنصرهای موجود در سوخت باشد. در صورتی‌که قسمت‌های داخل باک سوخت دچار زنگ زدگی شود، موتور و گیربکس خودرو دچار خسارات جدی خواهند شد.
طول عمر زیاد
این متریال از طول عمر زیادی برخوردار است و نسبت به زنگ‌زدگی و اسیدهای خورنده مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهند.
امنیت بالا
از مقاطع استنلس استیل در بخش شاسی، بدنه و جلوبندی خودرو استفاده زیادی می‌شود. این متریال به خاطر استحکام بالایی که دارند، سبب افزایش امنیت خودرو در تصادفات جاده‌ای می‌شوند. برای همین خودروسازها از مقاوم‌ترین ورق استیل همچون استیل ۳۱۶ در بخش شاسی خودرو استفاده می‌نمایند.
خودروهای سواری و انواع کشنده‌ها به دلیل قرارگیری در محیط‌هایی با آب و هوای مختلف، باید از مقاومت بالایی در برابر خوردگی برخوردار باشند. در صورتی که شرکت‌های خودروساز از ورق‌های فولادی معمولی در ساخت خودرو استفاده کنند، خودرو خیلی زود دچار فرسودگی و زنگ زدگی می‌شود. به همین جهت خودروسازها همواره به دنبال خرید ورق استنلس استیل با مقاومت و استحکام بالا می‌باشند.
استحکام و دوام بالا
ترکیبات شیمیایی و خواص مکانیکی ورق استیل سبب ایجاد استحکام با عمر طولانی در آن شده است. همچنین این استحکام ایمنی بالایی برای سرنشینان وسایل نقلیه ایجاد می‌کند که بسیار مورد توجه خودروسازان می‌باشد.
طول عمر زیاد در حد چندین سال
ورق استنلس استیل با مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی و اسیدهای خورنده، طول عمر بالایی به خودرو می‌دهد. با نگاهی به محیط اطراف شهری و نگاهی به خودروها متوجه عمر بالای ورق‌های موجود در خودروها خواهیم شد. بسیاری از خودروهای قدیمی با گذشت بیش از ۳۰ سال همچنان دارای سطحی براق و بدون زنگ زدگی می‌باشند.
انواع گریدهای استنلس استیل و نحوه استفاده آن‌ها در صنعت خودرو سازی
گریدهای استیل فریتی مورد استفاده در سیستم‌های اگزوز خودرو
برای افزایش کارایی و بهبود ویژگی‌های فنی، پژوهشگران توجه خود را به سیستم‌های اگزوز داده‌اند تا با قابلیت بالاتری بسازند که بتواند در شرایط سخت محیطی و در مقابل خوردگی مقاومت کند. به این ترتیب با افزودن چندین عنصر تثبیت کننده در گریدهای فریتی فولادضدزنگ به نتایج قابل توجهی دست یافتند. فولادضدزنگ فریتی با تیتانیوم و نیوبیوم به عنوان آلیاژهای منتخب برای اجزای سیستم‌های اگزوز که شامل منیفولدها، مبدل‌های کاتالیزوری، صدا خفه کن‌ها و لوله‌های رابط مطرح شدند. به این ترتیب گریدهایی مانند ۴۰۹L، ۴۳۲، ۴۳۶L، ۴۳۹، ۴۴۱ به طور معمول برای این منظور استفاده می‌شوند.
استیل ۳۰۳
یکی از دلایل کاربرد استیل ۳۰۳ در خودرو سازی قابلیت ماشین‌کاری‌اش است. وجود گوگرد در ساختار استیل ۳۰۳ سبب بهبود قابلیت ماشین‌کاری آن می‌شود. استیل ۳۰۳ می‌تواند شرایط کاری در دمایی حدود ۷۵۰ تا ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد را به راحتی تحمل کند. اما گوگرد موجود در این استیل سبب کاهش مقاومت به خوردگی و کاهش چقرمگی آن نسبت به استیل ۳۰۴ می‌شود. کاربرد استیل ۳۰۳ در خودرو سازی شامل ساخت پیچ، مهره، چرخ دنده و اجزایی است که نیاز به تراشکاری دارند.
استیل ۳۰۴
به دلیل محتوای کروم ۱۸ درصدی و نیکل ۸ تا ۱۰ درصدی دارای خواص بسیار خوبی است. به عنوان یک استنلس استیل کششی با خواص مقاومتی بالا در برابر خوردگی و اکسیداسیون، ورق استیل ۳۰۴ به طور گسترده در بخش‌های مختلف خودروسازی استفاده می‌شود. مقاومت به خوردگی و استحکام آن سبب شده است تا این استیل در تمامی صنایع به یکی از پرکاربردترین‌ها تبدیل شود. علاوه بر این قابلیت بازیافت و چقرمگی خوب استیل ۳۰۴ سبب شده است تا برای ساخت قطعاتی که احتمال تصادف دارند مورد استفاده قرار گیرد.
استیل ۳۱۶
استیل ۳۱۶ به غیر از نیکل و کروم دارای محتوای مولیبدن نیز می‌باشد. این عنصر سبب شده است تا استیل ۳۱۶ در برابر خوردگی، در محیط‌های کلریدی، و در مقابل ترک خوردگی تنشی مقاومت خوبی از خود نشان دهد. به همین دلیل استیل ۳۱۶ به قطعات مبدل‌های کاتالیزوری در سیستم اگزوز و اجزای توربوشارژ معطوف می‌شود.
استیل ۳۱۰
این گرید از استیل مقاومت به خوردگی خوبی دارد و به دلیل ساختار و ترکیب شیمیایی توانایی استفاده در دماهای بالا را دارد و در دماهای بالا مقاومت به خوردگی خوبی از خود نشان می‌دهد. استیل ۳۱۰ چقرمگی بسیار عالی در دماهای پایین دارد و به همین دلیل کاربرد بسیار زیادی در صنعت دارد. از استیل ۳۱۰ در ساخت شفت و کویل‌ها استفاده می‌شود.
استیل ۳۲۱
استیل ۳۲۱ به عنوان فولاد ضد زنگ آستنیتی ضد سایش که ۵ درصد تیتانیوم دارد شناخته می‌شود. برای ساخت برخی قطعات خاص اگزوز خودرو که باید دمای بالایی را تحمل کنند استفاده می‌شود. این میزان تیتانیوم سبب می‌شود که در هنگام جوشکاری از پدیده حساسیت رسوب کاربید جلوگیری شود. این آلیاژ مقاومت خزشی بسیار خوبی دارد و به همین دلیل نیز می‌تواند در دماهای بالا مورد استفاده قرار گیرد.
از انواع پر کاربرد استیل در خودروسازی می‌توان به استیل زنگ نزن، استیل پالادیومی، استیل کروم نیکل، استیل ضد زنگ فولادی، استیل ۴۱۶ و ورق استیل ۴۳۰ اشاره کرد. این استیل‌ها برای قطعات مختلف خودرو از جمله سیستم سیلندر، سیستم‌های تعلیق، جعبه دنده، صفحه سرعت، سیستم‌های ترمز و سد بورد استفاده می‌شوند.
کاتالیست‌ها
برای ساخت قطعاتی که در فرایند تبدیل و کاتالیزورها نقش دارند از استیل ۳۱۰ می‌توان استفاده کرد. این قطعات باید با شرایط حرارتی بسیار سخت روبرو شوند و استیل ۳۱۰ قابلیت تحمل دماهای بالا و پایداری در مقابل تاثیر گازهای خورنده را دارد. به عنوان یک فلز مقاوم حرارتی، استیل ۳۱۰ برای کاربردهایی با شرایط و دماهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
همچنین، استیل ماده‌ای نسبتا سبک و مقرون به صرفه می‌باشد. هنگامی که تمام ویژگی‌های استیل را در کنار یک دیگر قرار می‌دهیم، فولادهای زنگ نزن دوپلکس بیشترین کاربرد و دارای بیشترین مزایا در اتومبیل سازی را دارد. استنلس استیل دوپلکس تقریبا استحکامی دو برابر فولادهای فریتی و آستنیتی دارند.
این ویژگی های منحصر به فرد، باعث شده تا فولاد به یک ماده اصلی در طراحی و فرایند ساخت تبدیل شود. کاربرد فراوانی که فولاد ضد زنگ دارد الزامات مونتاژ خودرو را بر طرف می‌نماید.
جمع بندی کلی
ورق استیل یکی از متریال‌های بسیار پرکاربرد بوده که در صنعت خودروسازی نیز مورد استفاده زیادی قرار می‌گیرد. مقاومت بالای این ورق نسبت به زنگ‌زدگی و خوردگی، قابلیت ساخت به اشکال مختلف، قیمت مناسب، وزن سبک، حمل و نقل آسان و قابلیت بازیافت باعث شده تا از آن در خودروسازی استفاده زیادی شود. ورق استیل در ساخت بسیاری از بخش‌های خودرو قابل استفاده است که از مهم‌ترین آن باید به بدنه خودرو، شاسی خودرو، اگزوز خودرو، باک سوخت و قطعات و تجهیزات داخلی خودرو اشاره کرد. ویژگی‌هایی از استیل مانند مقاومت به خوردگی خوب، چقرمگی عالی، قابلیت استفاده در دماهای بالا و … سبب کاربرد استیل در خودرو سازی شده است. صنعت خودرو سازی، صنعتی است که در زمینه تولید و فروش خودروهای مختلف از جمله خودروهای سواری، وانت، کامیون، اتوبوس و … فعالیت عمده‌ای دارد. این صنعت شامل مراحل طراحی، توسعه، تولید، فروش و خدمات پس از فروش خودرو است. قطعات الکترونیکی، مواد و تجهیزات مکانیکی و قطعات بدنه از جمله مواردی هستند که در ساخت خودرو به کار می‌رود. صنعت خودروسازی در سراسر جهان بسیار پر رونق است و شرکت‌های بزرگی مانند فورد، جنرال موتورز، تویوتا، بی‌ام‌و و … در این صنعت فعالیت بسزایی دارند.
سوالات متداول
آیا ورق استیل در تولید خودروهای الکتریکی نیز استفاده می‌شود؟
بله، ورق استیل همچنان در تولید خودروهای الکتریکی نیز به عنوان جنس مورد استفاده قرار می‌گیرد. این جنس به دلیل مزایایی که ارائه می‌دهد، در تولید انواع خودروهای الکتریکی نقش مهمی ایفا می‌کند.
آیا ورق استیل در صنعت خودروسازی استفاده می‌شود؟
بله، ورق استیل به عنوان یکی از جنس‌های مهم و پرکاربرد در صنعت خودروسازی به کار می‌رود. این جنس به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردش مانند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت بالا، و ظاهر جذاب در تولید انواع قطعات خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرد.