باعتباري شخصًا مشاركًا بعمق في صناعة تصنيع المعادن، فقد تعلمت أن الفهم صفائح معدنية الفولاذ أساسي لأي مشروع. في هذه المقالة، سأستكشف الأنواع والمواصفات المختلفة للفولاذ صفائح فولاذيةبالإضافة إلى حسابات الكتلة النظرية الضرورية لتخطيط دقيق للمشروع. من خلال تحليل هذه المفاهيم، أهدف إلى تزويدكم بالمعرفة اللازمة لاختيار المواد المناسبة وضمان كفاءة وفعالية تصاميمكم. دعونا نتعمق في التفاصيل لتعزيز فهمكم لهذا العنصر الحيوي في أعمال المعادن.

هناك العديد من أنواع الفولاذ المستخدمة في معالجة الصفائح المعدنية وأنواع عديدة من درجات الفولاذ المعنية. لتحديد درجة ومواصفات المادة المعدنية، تُوضع عادةً علامات محددة على المادة، وتشمل طرق الوسم الشائعة التلوين والطباعة والتعليق. تُستخدم العلامات المرمزة بالألوان على المواد المعدنية للإشارة إلى نوع الفولاذ ورقمه، وتُطلى على طرف المادة أو على الجزء الخارجي منها. يجب طلاء الفولاذ المُسلّم في حزم على السطح النهائي لنفس الطرف، بينما تُطلى اللفائف على الجزء الخارجي من الحجم. طرق التلوين المحددة مُفصّلة في المعايير ذات الصلة، ويمكن استخدامها لتحديد مواد الفولاذ وفقًا لرمزها اللوني. يوضح الجدول أدناه علامات الألوان المطلية لأنواع الفولاذ الشائعة. 

نوع الأنبوب الفولاذي	علامات التلوين	نوع الأنبوب الفولاذي	علامات التلوين
05~15	أبيض	فولاذ المنغنيز	الأصفر + الأزرق
20~25	بني + أخضر	فولاذ السيليكون والمنجنيز	أحمر + أسود
20~25	بني + أخضر	فولاذ الكروم	أزرق + أصفر
45~85	الأبيض + البني	W12Cr4V4Mo	واحد باللون البني + واحد باللون الأصفر
15 مليونًا إلى 40 مليونًا	اثنان باللون الأبيض	W18Cr4V	واحد باللون البني + واحد باللون الأزرق
15 مليونًا إلى 40 مليونًا	اثنان باللون الأبيض والأخضر	W9Cr4V2	اثنان باللون البني

في عملية إنتاج الصفائح المعدنية، لا يكفي تحديد رقم الفولاذ وحده. فبما أن مصانع الصلب تُورّد الفولاذ المستخدم في الإنتاج وفقًا لمواصفات حجمية محددة، يجب اختيار أنواع ومواصفات الفولاذ بعناية لتحسين جودة المنتج واستخدامه، مما يُخفّض تكاليف الإنتاج. 

بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى حساب جودة المنتجات المصنوعة من الصفائح المعدنية من الناحية النظرية من حيث التصنيع والنقل والرفع والتحكم في تكاليف الإنتاج. 

أنواع ومواصفات الفولاذ للصفائح المعدنية فُولاَذ

بناءً على نوع الفولاذ المستخدم وشكل المقطع، يُمكن تقسيم الفولاذ المُستخدم في معالجة الصفائح المعدنية إلى أربع فئات رئيسية: الصفائح، والأنابيب الفولاذية، والمقاطع، والأسلاك الفولاذية. وفيما يلي أبعاد ومواصفات كل فئة بشكل رئيسي. 

●الأطباق

تتكون اللوحة بشكل أساسي من لوحة فولاذية، وفولاذ مسطح، ولوحة فولاذية منقوشة، وما إلى ذلك، يجب أن تكون مواصفات تسليم اللوحة وحجمها وانحراف السُمك المسموح به متوافقة مع المعايير الوطنية المقابلة، ويقدم الملحق أ مواصفات حجم اللوحة الفولاذية وشريط الفولاذ واللوحة الفولاذية المنقوشة والمواد المعدنية الأخرى وانحراف السُمك المسموح به. 

⒈صفائح الفولاذ. تُحدَّد مواصفات صفائح الفولاذ وفقًا لسمكها، فمثلاً، يُشار إلى 24 مم بسمك t = 24 مم. تُستخدم صفائح الفولاذ عادةً في تصنيع أوعية الضغط والصناديق والهياكل والمكونات الهيكلية الفولاذية. وهناك فئتان رئيسيتان من صفائح الفولاذ، وفقًا لسمكها: رقيقة وسميكة. 

صفيحة الفولاذ الرقيقة هي صفيحة فولاذية بسمك يتراوح بين 0.2 و4 مم. يتراوح عرضها بين 500 و1500 مم، وطولها بين 1000 و4000 مم، كما تتوفر على شكل لفات. يوجد نوعان من صفيحة الفولاذ الرقيقة: صفيحة فولاذية رقيقة مدرفلة على الساخن وصفيحة فولاذية رقيقة مدرفلة على البارد. تُستخدم عادةً في قطاعات السيارات والكهرباء والميكانيكا وغيرها من الصناعات، في تصنيع الهياكل وخزانات المياه وخزانات الوقود وقطع الختم، إلخ. تُستخدم بعض صفيحة الفولاذ الرقيقة بعد الدرفلة والتخليل والجلفنة والطلاء بالقصدير، بالإضافة إلى صفيحة فولاذية رقيقة مركبة ذات طلاء بلاستيكي على السطح. تُستخدم هذه الصفيحة بشكل رئيسي كقطع أو مكونات تتطلب مقاومة للتآكل، مثل الحاويات والأحواض وأنابيب التهوية وألواح التسقيف المموجة. 

الصفيحة الفولاذية السميكة هي صفيحة فولاذية يتراوح سمكها بين 4 مم و25 مم. عادةً ما تُسمى الصفيحة الفولاذية التي يتراوح سمكها بين 4 و25 مم بالصفيحة المتوسطة، بينما تُسمى الصفيحة الفولاذية التي يتراوح سمكها بين 25 و60 مم بالصفيحة السميكة، وتُدرَج الصفيحة الفولاذية التي يزيد سمكها عن 60 مم على آلة درفلة خاصة فائقة السماكة. يتراوح عرض الصفيحة الفولاذية السميكة بين 600 و3000 مم، ويتراوح طولها بين 4000 و12000 مم. 

تنقسم ألواح الفولاذ السميكة إلى ألواح فولاذية للغلايات، وألواح فولاذية لأوعية الضغط، وألواح فولاذية بحرية، وألواح فولاذية للجسور وألواح فولاذية خاصة وفقًا لتطبيقاتها. 

الأكثر استخدامًا في معالجة الختم هي الصفيحة الفولاذية الرقيقة المدلفنة بسمك صفيحة أقل من 4 مم، ووفقًا للمعيار الوطني GB/T708-2006، يمكن تقسيم دقة سمك الصفيحة الفولاذية إلى أربع مجموعات: 1 (سطح تشطيب متقدم خاص)، 2 (سطح تشطيب متقدم)، 3 (سطح تشطيب أعلى)، 4 (سطح تشطيب عادي)، يمكن تقسيم كل مجموعة إلى Z (أعمق عمق سحب)، S (عمق سحب عميق)، P (عمق سحب عادي) وفقًا لمستوى عمق السحب. P (سحب عميق عادي) ثلاثة مستويات. فيما يتعلق بمعلومات ورسومات عملية الختم، توجد أحكام خاصة لتمثيل المواد، مثل

يشير إلى: لوحة فولاذية 08، حجم اللوحة 1. 0 مم × 1000 مم × 1500 مم، دقة عادية، سطح تشطيب متقدم، رسم عميق للوحة فولاذية مدرفلة على البارد من الدرجة العميقة. 

⒉فولاذ مسطح. مواصفات الفولاذ المسطح مع تحديد عرضه وسمكه معًا. على سبيل المثال، فولاذ مسطح 40 × 5، أي عرض 40 مم، وسمك t = 5 مم. 

⒊صفائح الفولاذ المنقوشة. طريقة وسم صفائح الفولاذ المنقوشة هي نفسها، ولها سُمكها الخاص، ولكن سُمكها لا يشمل ارتفاع النقش. وفقًا للمادة، هناك صفائح من الفولاذ الهيكلي الكربوني العادي، وصفائح من الفولاذ المقاوم للصدأ، وصفائح من الألومنيوم وسبائك الألومنيوم، وأنواع أخرى. وفقًا لأنماط سطح صفائح الفولاذ المنقوشة المختلفة، تنقسم بشكل رئيسي إلى أنماط ماسية وعدسية وغيرها. 

مادة الشريط. تُعرف مادة الشريط أيضًا باسم مادة اللفائف، وهي متوفرة بمجموعة متنوعة من العروض والأطوال. يتراوح عرضها بين أقل من 300 مم، ويمكن أن يصل طولها إلى عشرات الأمتار، وتُقدم على شكل لفات، وهي في الغالب مادة رقيقة، ومناسبة لإنتاج كميات كبيرة من القطع المختومة بتقنية التغذية الآلية.

●أنابيب فولاذية

تُقسم أنابيب الفولاذ إلى فئتين: أنابيب فولاذية غير ملحومة وأنابيب فولاذية ملحومة. تُدرَج أنابيب الفولاذ غير الملحومة من المعدن بالكامل، دون أي لحام في المقطع. تُصنع أنابيب الفولاذ غير الملحومة من الفولاذ الكربوني العادي، والفولاذ الكربوني عالي الجودة، والفولاذ الهيكلي السبائكي، والعديد من المواد الأخرى. ينقسم أنبوب الفولاذ غير الملحوم، حسب شكل المقطع، إلى نوعين: دائري ومُشكَّل: مربع، بيضاوي، مثلث، سداسي، وغيرها.

وفقًا لاختلاف سُمك جدار الأنابيب الفولاذية، تُقسّم الأنابيب الفولاذية إلى أنابيب سميكة الجدران وأنابيب رقيقة الجدران. تُستخدم الأنابيب الفولاذية غير الملحومة بشكل رئيسي في أنابيب الحفر الجيولوجي، وأنابيب التكسير في صناعة البتروكيماويات، وأنابيب الغلايات، وغيرها من المكونات المهمة. يتراوح قطر الأنابيب الفولاذية غير الملحومة المسحوبة على البارد بين 5 و200 مم، وسمك جدارها بين 0.25 و14 مم، وطولها بين 1500 و9000 مم. 

أنابيب الفولاذ الملحومة، والمعروفة أيضًا باسم أنابيب الفولاذ الملحومة، مثنية وملحومة بأشرطة فولاذية، وتتميز بنوعين من الجلفنة وعدم الجلفنة. تتميز الأنابيب المجلفنة، والمعروفة أيضًا باسم أنابيب الحديد الأبيض، بسطح مطلي بالزنك لمنع الصدأ، وتُستخدم عادةً كأنابيب مياه منخفضة الضغط، وأنابيب غاز، وأنابيب نفط. أما أنابيب الفولاذ غير المجلفنة، والمعروفة أيضًا باسم أنابيب الحديد الأسود، فتُستخدم كأنابيب عادية منخفضة الضغط، أو كأجزاء هيكلية عامة. 

تتضمن طرق وضع العلامات على الأنابيب الفولاذية طرق وضع العلامات المترية القانونية، والطريقة الإمبراطورية الموروثة، والطريقة الثلاث لوضع العلامات على القطر الاسمي المعتاد في الصناعة، كما هو موضح في الشكل. 

طريقة ترقيم مترية. يُشار إلى ترقيم أنابيب الصلب المتري بقسمة القطر الخارجي للأنبوب (d) × سُمك الجدار (t). على سبيل المثال: أنبوب فولاذي مقاسه 159 × 8 مم، قطره الخارجي 159 مم، سُمك الجدار 8 مم. 

طريقة وضع العلامات الإمبراطورية (ب). يُشار إلى طريقة وضع العلامات بالبوصة بقطر الأنبوب الفولاذي. على سبيل المثال: أنبوب فولاذي بقطر ¾ بوصة، يكون القطر الفعلي للأنبوب ¾ بوصة. القطر الداخلي الفعلي d أكبر من ¾ بوصة لأنه يأخذ في الاعتبار مقاومة احتكاك جدار الأنبوب للسائل. 

ج- طريقة تحديد القطر الاسمي. تُحدد هذه الطريقة مباشرةً بالقطر الاسمي للأنبوب، والمُشار إليه بالرمز د. 

●مقاطع فولاذية

وفقًا لاختلاف شكل المقطع، يُمكن تقسيم الفولاذ المقطعي إلى فولاذ مقطعي بسيط وفولاذ مقطعي معقد. تشمل المقاطع البسيطة الفولاذ الدائري، والفولاذ المربع، والفولاذ السداسي، والفولاذ المسطح، والفولاذ الزاوي. أما المقاطع المعقدة، فتشمل الفولاذ القنوي، والفولاذ العارض، والفولاذ القضباني، والفولاذ المُشكَّل، والفولاذ المصبوب، وغيرها. 

في الإنتاج والمعالجة والبناء الهندسي، لتسهيل قسم التمثيل، يمكن استخدام الجدول أدناه عادة لتمييز قسم الفولاذ. 

الأقسام المستخدمة بشكل شائع هي بشكل أساسي الزوايا والقنوات والعوارض الفولاذية وما إلى ذلك. يجب عمومًا وضع علامة على الملفات الشخصية بالتفصيل بالمعيار المناسب، ويمكن الرجوع إلى مواصفات حجم الملف الشخصي وموضع مركز ثقله في المعايير الوطنية ذات الصلة. 

فولاذ الزاوية. يُقسم فولاذ الزاوية إلى فولاذ متساوي الأضلاع وفولاذ غير متساوي الأضلاع. تُحدد مواصفاته بعرض ضلعي الزاوية وسمك كل منهما معًا. على سبيل المثال: زاوية متساوية الأضلاع 63 × 63 × 6، يُقال إن عرض ضلعي الزاوية 63 مم، وسمك ضلع الزاوية t = 6 مم، انظر الشكل أ أدناه؛ زاوية غير متساوية 90 × 120 × 8، يُقال إن عرض أحد ضلعي الزاوية 120 مم، وعرض الضلع الآخر 90 مم، وسمك ضلع الزاوية t = 8 مم، انظر الشكل ب أدناه. 

⒉فولاذ القناة. يُشار إلى نوع فولاذ القناة بقيمة 1/10 من ارتفاع H لفولاذ القناة ونوع سُمك الشبكة معًا. على سبيل المثال: تشير القناة 16أ إلى أن ارتفاع القناة H = 160 مم وأن سُمك الشبكة شائع، أي قناة من النوع أ [انظر الشكل ج أدناه، ويمكن الاطلاع على السُمك المحدد للشبكة في المعيار الوطني ذي الصلة]. في حالة قناة النوع ب، يمكن التعبير عن ذلك بالقناة 16ب. سُمك شبكة القناة فيها أكثر سُمكًا بمقدار 2 مم من سُمك شبكة النوع أ. 

⒊عارضة فولاذية. مواصفات عارضة الفولاذ مُعَرَّفة بنفس مواصفات فولاذ القناة، مع قيمة H/10، على سبيل المثال: عارضة فولاذية 12.6 مم تُشير إلى ارتفاع عارضة فولاذية عادية 126 مم، انظر الشكل د أدناه. 

●سلك فولاذي

عادةً ما يُصنع سلك الفولاذ من قضبان سلكية مدلفنة على الساخن (لفائف) تُسحب على البارد. يُستخدم سلك الفولاذ على نطاق واسع، وله أنواع عديدة، كما أن تصنيفه معقد نسبيًا. يُصنف سلك الفولاذ حسب تركيبه الكيميائي إلى سلك فولاذ كربوني، وسلك فولاذ سبائكي؛ ويُصنف حسب المقطع العرضي إلى سلك فولاذ دائري، وسلك فولاذ مُشكل (مربع، مستطيل، بيضاوي، مثلث، إلخ)؛ ويُصنف حسب الاستخدام إلى سلك فولاذ للأغراض العامة، وسلك فولاذ للحام، وسلك فولاذ مسماري، وسلك فولاذ زنبركي، إلخ؛ ويُصنف حسب حالة السطح إلى سلك فولاذ لامع، وسلك فولاذ لامع معالج حراريًا، وسلك فولاذ مخلل، وسلك فولاذ أسود، إلخ. ويُصنف سلك فولاذ مطلي، إلخ. يمكن تقسيم الأسلاك الفولاذية إلى أسلاك فولاذية دقيقة (0.1 إلى 0.5 مم)، وأسلاك فولاذية أدق (0.5 إلى 1.5 مم)، وأسلاك فولاذية متوسطة الدقة (1.5 إلى 3.0 مم)، وأسلاك فولاذية خشنة (3.0 إلى 6.0 مم)، وأسلاك فولاذية خشنة (6.0 إلى 8.0 مم) وفقًا للحجم. 

حساب الكتلة النظرية للفولاذ للصفائح المعدنية

تُحسب الكتلة النظرية G لمادة معدنية بضرب مساحة المقطع العرضي A للمادة في الطول L، ثم في كثافة المادة p. صيغة الحساب هي:

G = ALρ/ 1000

G – الكتلة النظرية للمادة المعدنية، كجم. 

أ- مساحة المقطع العرضي للمادة المعدنية، مم²، ويتم حساب مساحة المقطع العرضي لأنواع الفولاذ المختلفة في الجدول أدناه. 

L – طول المادة المعدنية، م

ρ- كثافة المادة المعدنية، جم/سم³، والجدول أدناه يبين كثافة المواد المعدنية المستخدمة بشكل شائع. 

اسم الفولاذ	صيغة لحساب مساحة المقطع العرضي
فولاذ مربع	أ=أ²
فولاذ مربع بزوايا مستديرة	أ=أ²-0.8584ر²
ألواح فولاذية، قضبان مسطحة، شرائط	أ=عند
الفولاذ المسطح المستدير	أ=عند -0.8584r²
فولاذ دائري، ملفات دائرية، أسلاك فولاذية	أ=0.8584د²
الفولاذ السداسي	أ=0.866أ²=2.598ث²
فولاذ مثمن الشكل	أ=0.8284أ²=4.8284ث²
أنابيب فولاذية	أ=3. 1416δ(D-δ)
فولاذ بزاوية متساوية الأضلاع	أ=د(2ب-د)+0. 2146(ر²-2ر1²)
فولاذ ذو زاوية غير متساوية	أ=د(ب+بد)+0. 2146(ر²-2ر1²)
شعاع فولاذي	A=hd+2δ(bd) +0. 8584(r²-2r1²)
فولاذ القناة	أ= hd+2δ(bd)+0. 4292(r²-2r1²)

اسم المادة	الكثافة/（جم/سم³）	اسم المادة	الكثافة/（جم/سم³）
الفولاذ الكربوني	7.85	برونز القصدير	8.70~8.90
الفولاذ المصبوب	7.80	بدون برونز القصدير	7.50~8.20
الحديد الزهر الرمادي	6.80~7.20	الألومنيوم للاستخدام الصناعي	2.70
الحديد القابل للطرق	7.20~7.40	سبيكة المغنيسيوم	0.74~1.81
كربيد الأسمنت (التنغستن)	13.90~14.90	شريط من الفولاذ السيليكوني	7.55~7.80
الفولاذ عالي السرعة	8.30~8.70	سبائك محملة أساسها القصدير	7.34~7.75
اللسان الأرجواني	8.90	سبائك محملة على أساس الرصاص	9.33~10.67
اللسان الأصفر	8.40~8.85

في منتجات العمل الباردة، المادة الأكثر استخدامًا والأكثر تطبيقًا هي الصفائح الفولاذية، في حساب جودة الصفائح الفولاذية، لأن ρ هي 7. 85 جم / سم مكعب، وبالتالي فإن مساحة الصفائح الفولاذية A في الصيغة أعلاه، يمكن الحصول عليها من صيغة حساب جودة الصفائح الفولاذية G

G=7.85At

G – الكتلة النظرية للوحة الفولاذية، كجم. 

أ- مساحة اللوح الفولاذي، م². 

t – سمك اللوحة الفولاذية، مم.