آنچه در این مقاله میخوانید:
آهن و آلیاژهای ساخته شده از آن مانند فولاد؛ مقاوم‌ترین مواد شناخته شده در دنیا هستند. اما یک ایراد بزرگ باعث می‌شد که استفاده از این مواد با چالش‌های بزرگی همراه باشد. آهن در مقابل اکسیژن مقاومت اندکی داشته و به سرعت با این عنصر وارد واکنش می‌شود.
این موضوع باعث می‌شود رفته رفته از مقاومت آهن یا فولاد کاسته شده و شکننده و دچار زنگ‌زدگی شود. با روی کار آمدن گالوانیزه گرم، تحولی عظیم در صنعت اتفاق افتاد زیرا دیگر صنعتگران بدون نگرانی در مورد زنگ‌زدگی می‌توانستند از آهن و آلیاژهای آن برای ساخت انواع قطعات و محصولات استفاده کنند.
در این مطلب از فولادیار کوروش قصد داریم توضیحات کاملی درباره این فرآیند ارائه دهیم تا با مزایا، کاربردها و مراحل گالوانیزه گرم آشنا شوید.
گالوانیزه گرم چیست؟
تا قبل از سال 1836 دانشمندان روی روش‌هایی کار می‌کردند که به نحوی با گالوانیزه کردن ارتباط داشت اما در سال 1836 روش غوطه‌ور کردن فولاد در روی، برای اضافه کردن خواص ضد زنگ به آن، ثبت اختراع شد و با نام گالوانیزه گرم شهرت یافت.
در طی این روش، فولاد مراحل مختلفی را پشت سر می‌گذارد تا خاصیت ضد زنگ بودن پیدا کند. می‌توان گفت این روش برای ایجاد خاصیت ضدزنگ بودن، بهترین روش است زیرا مراحل آن به سادگی قابل انجام است و در آنها از مواد مضر و آسیب‌زا برای طبیعت، استفاده نمیشود.
مزایای گالوانیزه گرم
گالوانیزه گرم باعث می‌شود ورقهای فولادی دارای خواص بی‌نظیری شوند. این خواص موجب می‌شود از آنها برای تولید محصولات دیگر مانند ورق رنگی استفاده شود. در ادامه تعدادی از این مزایا و ویژگی‌ها را بیان خواهیم کرد.
- مهمترین و آشناترین خاصیتی که این روش به فولاد می‌بخشد، خاصیت ضدزنگ بودن است. در حقیقت لایه روی، موجود در سطح فولاد باعث می‌شود اکسیژن موجود در محیط به فلز آهن موجود در فولاد، نرسیده و اکسایش اتفاق نیافتد.
- استحکام سطح اولیه فولاد که از روی پوشیده شده، بسیار بالا می باشد و به همین دلیل در برابر سایش بسیار مقاوم است.
- روش گالولانیزه گرم به صورتی انجام می‌شود که تمامی سطوح و لبه‌های ورق فولادی را پوشانده و به صورت کامل از رسیدن اکسیژن به فولاد جلوگیری می‌کند.
- اضافه کردن خاصیت ضد زنگی به فولاد، از طریق روش‌های دیگری نیز امکان پذیر است اما این شیوه نسبت به تمام روش‌های دیگر مقرون به صرفه‌تر است.
- سرعت انجام این کار نسبت به روش‌های دیگر بسیار بالا است. یعنی در یک بازه زمانی مشخص، کارخانه تولید ورق گالوانیزه به روش گرم، بازده بیشتری نسبت به دیگر کارخانه‌ها دارد.
- نیروی انسانی مورد نیاز برای انجام این روش به مراتب کم‌تر از روش‌های دیگر است.
- بررسی کیفیت ورقهای تولید شده با این روش به مراتب راحت‌تر از روش‌های دیگر بوده و این یک امتیاز مثبت به شمار می‌رود.
- تعمیر و نگهداری این نوع ورقها به مراتب آسان‌تر از ورق‌هایی است که به روش‌های دیگر تولید شدهاند. در هر مرحله از این فرآیند، اگر ورق دارای مشکلی باشد، می‌توان به راحتی ورق را به مرحله قبل بازگرداند تا با انجام دوباره فرآیند مشکل برطرف شود.
- ماندگاری ورق فولادی گالوانیزه شده به روش گرم حدود 50 سال تخمین زده شده است که این به معنای ماندگاری طولانی مدت این ورقها است.
مراحل انجام گالوانیزه گرم
گالوانیزه گرم، دارای سه مرحله کلی است؛ اما هرکدام از این مراحل را می‌توان به چند بخش تقسیم کرد. در ادامه قصد داریم مراحل این فرآیند را به طور کامل توضیح دهیم.
1. آماده سازی سطح
بعد از ساخت فولاد از فلز آهن، این محصولات راهی کارخانه‌های گالوانیزاسیون می‌شوند. با رسیدن به این کارخانه‌ها، ورقه‌های بزرگ فولاد توسط جرثقیل‌هایی حمل شده و در قفسه‌بندی‌هایی قرار می‌گیرند تا یک به یک وارد مراحل گالوانیزاسیون شوند.
در این مرحله هر ورق توسط سیم‌هایی به جرثقیل‌های بزرگی وصل می‌شود تا مراحل را یک به یک طی کند. مرحله اول، آماده سازی سطح نام دارد. در این مرحله هرگونه آلودگی از سطح ورقها پاک می‌شود تا به بهترین شکل میان فولاد و فلز روی پیوند برقرار شود.
مراحل آماده سازی سطح
آماده سازی سطح، خود دارای سه مرحله گندزدایی، غوطه‌ور شدن در اسید رقیق و گدازه است.
- در مرحله گندزدایی هرگونه آلودگی ارگانیک مانند چربی از سطح فولاد پاک می‌شود تا مراحل بعدی به خوبی انجام شوند.
- بعد از آن فولادها را به سمت محلول اسید رقیق می‌برند تا اکسیدهای آهن و پوسته‌های حاصل از زنگ‌زدگی به خوبی از سطح آن جدا شوند. زیرا در صورت وجود این پوسته‌ها بر روی فولاد، فرآیند گالوانیزه گرم به خوبی انجام نشده و خاصیت ضدزنگ بودن به صورت کامل در ورقه فولاد ایجاد نمیشود.
- مرحله سوم آماده سازی سطح غوطه وری در گدازه نام دارد. این مرحله نیز مانند مرحله قبل سبب از بین رفتن اکسیدهای سطحی ورق فولادی می‌شود اما یک تفاوت بزرگ بین این مرحله و مرحله قبل وجود دارد که آن هم مرتبط با لایه محافظتی است که در مرحله غوطه‌وری در گدازه روی ورقه‌ها تشکیل می‌شود.
این لایه حفاظی باعث می‌شود ورقه‌های فولادی برای مدت کوتاهی یعنی تا قبل از وارد شدن به استخر روی، با ماده‌ای واکنش نداده و هیچ ترکیب اکسیدی دیگری روی آنها تشکیل نشود.
مرحله آماده سازی بسیار اهمیت دارد، زیرا فلز روی در صورت وجود هر گونه ترکیب اکسیدی یا آلودگی بر روی ورقه‌ها نمی‌تواند به خوبی با فولاد واکنش دهد. از این رو باید توجه ویژه‌ای به این مرحله شود.
2. گالوانیزه کردن
در این مرحله ورقهای فولادی که از مرحله آماده سازی عبور کرده‌اند را در حوضچه‌ای مملوء از فلز روی فرو می‌برند. دمای فلز روی برای انجام واکنش باید چیزی حدود 450 درجه سانتی‌گراد باشد. روی مذاب داخل این حوضچه باید حدود 98 درصد خلوص داشته باشد.
نحوه فروبردن فولاد در این حوضچه اهمیت دارد. در واقع ورقهای فولادی با زاویه خاصی وارد روی مذاب می‌شوند که هوا بتواند از سایر حفره‌های اطراف خارج شود. آهن موجود در فولاد به صورت متالورژیکی با روی واکنش داده و باعث می‌شود سطح فولاد با یک لایه روی خالص پوشانده شود. علت استفاده از روی مذاب برای پوشش دهی به فولاد، واکنش پذیری کم این فلز با اکسیژن موجود در محیط است.
در پایان این مرحله، ورق گالوانیزه با خاصیت ضد زنگ بودن تولید شده است که می‌تواند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار بگیرد. شما میتوانید از طریق شرکت فولادیار کوروش ورقهای گالوانیزه باکیفیتی را تهیه کنید.
این شرکت محصولات دیگری مانند ورق سرد، ورق فولادی نورد گرم و دیگر محصولات این چنینی را داراست و میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان ما تماس بگیرید.
3. بازرسی، آخرین مرحله گالوانیزه گرم
انجام این مرحله برای درجه‌بندی محصول بسیار اهمیت دارد. اغلب کارخانه‌ها برای بررسی کیفیت ورقهای گالوانیزه خود از روش سنتی یعنی بازرسی بصری استفاده می‌کنند. علت این موضوع نیز به واکنش پذیری روی با فولاد آلوده، باز می‌گردد.
منظور این است که معمولاً اگر فولاد در قسمتی از خود دارای آلودگی باشد، فلز روی اصلاً آن قسمت را پوشش نمی‌دهد. بنابراین نمی‌توان گفت قسمتی از فولاد به دلیل آلودگی دارای ضخامت کم‌تری از فلز روی و قسمتی دیگر دارای ضخامتی بیشتری از این فلز است. البته در حال حاضر، برای بررسی‌های دقیق‌تر، وسایلی مانند ضخامت سنج مغناطیسی وجود دارند که می‌توانند به راحتی میزان ضخامت فلز روی موجود در سطح ورقه گالوانیزه را سنجیده و اعلام کنند.
تفاوت گالوانیزه گرم و سرد
قبل از آن که تفاوت این دو را بیان کنیم، بهتر است تعریفی از گالوانیزه سرد و گرم ارائه دهیم. غوطه وری فولاد و آهن در حمام مذاب فلز روی را که مقاومت و جلوگیری از خوردگی آن ها را تشدید می کند، گالوانیزه گرم می گویند.
اگر برای پوشش فلزات تنها از آبکاری استفاده شود فرآیند الکترو گالوانیزاسیون یا گالوانیزه سرد انجام شده است. ساخت ورق گالوانیزه سرد به دو صورت اسپری کردن محلول روی بر سطح ورق فولادی و فرآیند الکتروگالوانیزاسیون (آبکاری الکتریکی یا گالوانیزه الکتریکی) در دمای پایین انجام می‌گیرد.
تفاوت گالوانیزه گرم و سرد در میزان مقاومتی است که در برابر اکسید شدن به فولاد می‌بخشند. تجربه نشان داده است ورقهای فولادی که مراحل گالوانیزه گرم را طی می‌کنند، مقاومت بیشتری در برابر زنگ زدگی دارند. البته به این معنا نیست که روش گالوانیزه سرد ناکارآمد است، بلکه این روش باتوجه به قابلیت‌های خود در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارد.
با توجه به این‌که ورق گالوانیزه گرم تحت دمای بالا ایجاد می‌شود، دارای سطح کدر و مات بوده و رنگ طوسی دارند. از طرف دیگر، سطح این ورقها خیل صاف و صیقلی نیست. اما ورقهای گالوانیزه سرد دارای سطحی براق و درخشان هستند. هم‌چنین سطح این ورقها کاملاً صاف و صیقلی است.
به‌طورکلی با توجه به تفاوت‌های ظاهری ورق گالوانیزه سرد و گرم، از ورقهای گرم بیشتر در بخش‌هایی استفاده می‌شود که ظاهر کار اهمیت کم‌تری داشته و نیاز به مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی است. اما برعکس، از ورقهای سرد در قسمت‌هایی استفاده می‌شود که ظاهر اهمیت دارد، اما نیاز به مقاومت خیلی زیادی در برابر خوردگی و زنگ زدن وجود ندارد.
کاربردهای ورق گالوانیزه گرم
در طی این فرآیند، ورقهای فولادی تولید می‌شوند که مقاومت بسیار بالایی در برابر زنگ زدگی و ساییدگی دارند. بنابراین این محصولات انتخابی بسیار مناسب برای استفاده در صنایع مختلف به حساب می‌آیند. در ادامه به چند مورد از این کاربردها اشاره خواهیم کرد.
نیروگاه های خورشیدی و بادی
برای ساخت یک نیروگاه خورشیدی یا یک نیروگاه بادی، تجهیزات بسیاری مورد نیاز است. اگر یک نیروگاه بادی یا خورشیدی را از دور هم تماشا کرده باشید، متوجه این موضوع خواهید شد که بیشتر تجهیزات آنها در معرض عوامل طبیعی نظیر باد، باران، نور خورشید و … هستند. بنابراین این تجهیزات باید از موادی ساخته شوند که در برابر این عوامل، بهترین مقاومت را داشته باشند. ورقهای گالوانیزه‌ای که به روش گالوانیزه گرم تولید شدهاند، بهترین انتخاب برای ساخت این تجهیزات به شمار می‌روند.
کار این نیروگاه‌ها را نمی‌توان در زمان‌های متعدد متوقف کرد تا به تعمیر بخش‌های مختلف آنها پرداخت. بنابراین باید از تجهیزاتی برای ساخت آنها استفاده کرد که برای بازه زمانی طولانی، دچار مشکل نشوند.
خودروسازی
با روی کار آمدن این ورقهای فولادی، بسیاری از مشکلات خودروسازان برای ساخت قطعات حل شد. تا قبل از ورود این محصول به بازار، برای ساختن بخش‌های مختلف خودرو از ورق‌هایی با پوشش معمولی روی استفاده می‌شد، اما در حال حاضر از این ورقهای مقاوم استفاده می‌شود.
این موضوع باعث شده است خودروسازان در تبلیغات خود از خاصیت ضدزنگ بودن بخش‌های مختلف خودروی تولیدی خود برای زمان‌های طولانی و جهت جلب مشتری بهره ببرند. در واقع خودروسازی بسیاری از پیشرفت‌های خود را مدیون این محصول است.
ساختمان سازی
اگر یک ساختمان را آنالیز کنیم، درمی‌یابیم که در بیشتر بخش‌های آن از ورقهای گالوانیزه گرم استفاده کرده‌اند. از اسکلت یک ساختمان گرفته تا نرده‌ها، لوله کشی، ناودان‌ها، تیرچه‌ها و بسیاری از بخش‌های دیگر یک ساختمان از این محصول استفاده می‌شود. زیرا ورق گالوانیزه گرم علاوه بر مقاومت بالا در برابر خوردگی و ساییدگی، طول عمر بالایی داشته و برای سالیان طولانی به هیچ تعمیری نیاز ندارد. از این محصول حتی در بتن‌های پیش ساخته نیز استفاده می‌شود.
بعضی کاربردهای دیگر
در ساخت پل‌ها، خطوط راه آهن، پایه چراغ‌ها و تابلوهای راهنمایی و رانندگی، لوله‌های کابل‌های زیرزمینی و هزاران مورد دیگر از این محصول استفاده می‌شود. زیرا این ورق ها چند ویژگی مهم را در کنار یکدیگر دارند. مقاومت بالا در برابر زنگ زدگی، خوردگی، سایش، فشار و ضربه ویژگی‌های مهم ساختاری است که در این محصول یافت می‌شود.
کلام پایانی
گالوانیزه گرم باعث شد بسیاری از صنایع پیشرفت‌های بسیاری داشته باشند. زیرا تا آن زمان هیچ کدام از صنایع نمی‌توانستند به صورت 100 درصدی از آلیاژهای آهن مانند فولاد برای تولیدات خود استفاده کنند. این فرآیند دارای مراحل خاصی است که در بین آنها آماده سازی سطح از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. زیرا اگر سطح ورق فولادی دارای آلودگی باشد، واکنش بین فولاد و روی به خوبی صورت نگرفته و آن قسمت از ورق، روی اندود نخواهد شد. البته جای هیچ نگرانی نیست، زیرا در این روش هیچ محصولی از دست نمی‌رود. بلکه می‌توان در هر مرحله، ضایعاتی که ایجاد شدهاند را به مرحله قبل بازگرداند تا مجدد فرآیند گالوانیزه شدن را سپری کنند.
سوالات متداول در خصوص گالوانیزه گرم
فرق این دو روش در کیفیت و مقاومت محصول نهایی است. محصول نهایی فرآیند گرم دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و ساییدگی است و طول عمر بیشتری در مقایسه با محصول گالوانیزه سرد دارد.
در این روش مزایای بسیاری وجود دارد. یکی از این مزایا مقرون به صرفه بودن آن نسبت به روش‌های دیگر است. مزیت بعدی که می‌توان برای این روش نام برد، مقاومت بالای محصولات آن است. بازده بالای کارخانه‌های این محصول اشاره به سرعت بالای تولید آن دارد که به عنوان یک مزیت شناخته می‌شود.
آماده سازی سطح مهمترین مرحله در این فرآیند به حساب میآید. زیرا در صورت وجود هرگونه آلودگی در سطح ورق فولادی، واکنش بین فولاد و روی به خوبی انجام نشده و در نتیجه گالوانیزاسیون به طور کامل انجام نمیشود.
طول عمر مفید این ورقهای فولادی را 50 سال تخمین زدهاند، این ورقها به دلیل داشتن لایهای از جنس روی، در برابر تمامی عوامل نابودکننده مانند زنگ زدگی و سایش مقاوم شدهاند.