فرآیند تولید تیرآهن بال پهن یا هاش
تیرآهن هاش (IPB) یا بال پهن برای اولین بار توسط شرکت بثهلم معرفی گرید و امروزه به عنوان یکی از پرکاربرترین مقاطع فولادی در پروژه های صنعتی و ساختمانی شناخته می شود. ساختار تیرآهن هاش با تیرآهن های معمولی I متفاوت است و دارای جان وبال تقریبا مساوی هستند. در این مقاله به بررسی فرایند تولید تیرآهن هاش خواهیم پرداخت.
مقدمه
تیرآهن یکی از اساسی‌ترین مقاطع فولادی در صنعت ساختمان‌سازی و پروژه‌های عمرانی است که برای تحمل بارهای سنگین و افزایش استحکام سازه‌ها مورد استفاده قرار میگیرد. در کنار تیرآهن، تیرآهن هاش (H-Beam) نیز یکی از انواع پرکاربرد این محصول است که به دلیل ویژگی‌های خاص خود در سازه‌های مدرن و مستحکم مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، به بررسی فرآیند تولید تیرآهن و هاش، مشخصات آنها، مزایا و معایب خواهیم پرداخت.
معرفی تیرآهن هاش
از جمله مقاطع فولادی مهم و پرکابرد در صنعت ساختمان سازی میتوان به تیرآهن اشاره کرد. انواع مختلفی از تیرآهن در بازار وجود دارد. در ابتدا فقط تیرآهن معمولی تولید می‌گشت که به شکل آی انگلیسی بود. ولی به تدریج با پیشرفت علم در این صنعت ، شکل های جدیدی از این سازه به وجود آمد. تیرآهن هاش یکی از این نمونه های پرکاربرد است که به آن تیرآهن بال پهن هم میگویند.
ساختار فیزیکی تیرآهن هاش با تیرآهن معمولی متفاوت است. عرض سطح مقطع تیرآهن هاش از نوع معمولی آن بیشتر بوده و اندازه جان و بال آنها برابر است. به همین دلیل تیرآهن هاش در اسکلت بندی ساختمان رفتار متفاوت و ویژه ای دارد. یکی از کاربردهای معمول آن در ساخت ستون های اصلی است زیرا از نظر مقاومت توان بالایی دارد. کاربرد دیگر این تیرآهن در ساخت تیر و خرپا می باشد. این تیرآهن به دلیل سطح مقطع وسیعی که دارد نیروی عمودی و تنش وارده را مهار کرده و استحکام بالایی ایجاد می کند به همین دلیل برای بلندمرتبه سازی گزینه ی مناسبی است.
این محصول بیشتر یه صورت کالای وارداتی در کشور ما استفاده می شود که اخیرا کارخانه های داخلی نیز به تولید آن در سایزهای مختلف پرداخته اند از جمله کارخانه ذوب آهن اصفهان. تولیدات این محصول مانند مقطع فولادی دیگر باید تحت استانداردهای جهانی انجام شود چندین استاندارد در این زمینه وجود دارد که رایجترین آنها st44 است.
فرآیند تولید تیرآهن و هاش
۱. مواد اولیه مورد استفاده
۲. مراحل تولید تیرآهن و هاش
مراحل تولید تیرآهن هاش
تولید تیرآهن هاش مراحل مختلفی دارد که در ادامه بررسی می کنیم.
مرحله اول : نورد کششی
تولید تیرآهن هاش به صورت نورد گرم است. ابتدا با فشار غلتک های عمودی، اسلب یا بیلت نورد می شود و تا حدودی شبیه تیرآهن هاش می گردد. سپس با ادامه روند نورد و کشش غلتک ها ضخامت قطعات کم می شود و طول آن ها افزوده می شود. فشار غلتک های افقی نیز باعث می شود که بال های تیرآهن به ضخامت و ارتفاع مورد نظر برسند.
نورد، مرحله ی حساسی است. جان تیرآهن در حین کشش و فشار در دماهای مختلف ممکن است دچار خمیدگی شود و یا ابعاد آن به هم بریزد. امروزه روش های جدیدی طراحی کرده اند که با کنترل دما و بدون تغییر غلتک ها در مراحل مختلف بتوانند ارتفاع و ضخامت بال ها را تنظیم کنند و سایزهای مختلف تیرآهن هاش را تولید کنند.
نورد مورب یکی از این روش هایی است. در این روش از چهار جهت حرکت و چرخش توسط غلتک ها انجام می شود و همزمان هم عرض جان و هم ارتفاع و ضخامت بال ها تنظیم می شوند. بنابراین هم فرآیند سریع تر انجام می شود و هم ابعاد تیرآهن های تولید شده دقیق تر و یکنواخت تر است.
مرحله دوم : خنک کاری
پس از مرحله نورد به دلیل اختلاف ضخامت بال و جان تیرآهن و در نتیجه اختلاف درجه حرارت آن ها تنشهای حرراتی به وجود می آید. این تنش حرارتی ممکن است باعث خمش جان تیرآهن شود. برای جلوگیری از این خمش باید تفاوت دما به حداقل برسد. به این منظور پس از نورد از آب برای خنک کاری استفاده می شود. اگر خنک کاری بیش از حد اعمال شود ممکن است باعث سختی بیش از حد بر روی سطح محصول شود در نتیجه این خنک‌کنندگی باید به میزان مشخصی انجام شود. این مرحله بر مقاومت تسلیم ، میزان سختی و همچنین مقاومت خمشی تیرآهن مؤثر است به همین دلیل اقداماتی برای کنترل کیفیت مواد و سرکوب کمانش جان تیرآهن انجام می شود.
مرحله سوم : فرآیند سایزینگ
نورد تیرآهنH اساسا به دو روش انجام می شود که به نوع ماده اولیه بستگی دارد. در یکی از این روش ها از بلوک ها پیش فرم H مانند استفاده می شود و در روش دیگر از اسلب های مستطیل شکل. مزیت روش اول که از پیش فرم ها استفاده می شود سایزدهی محصول به صورت پایدار است زیرا بلوک های استفاده شده از لحاظ ظاهری نزدیک به ابعاد محصول نهایی است. روش دوم (استفاده از اسلب مستطیلی) از نظر بهره وری برتر است زیرا از موادی با وزن بالاتر می توان استفاده کرد. بنابراین در حال حاضر روش بسیار مولد استفاده از اسلب مورد استفاده قرار می گیرد اگر چه این روش نسبت به روش اول (استفاده از پیش فرم) میزان شکل دهی بیشتری نیاز دارد.
در این روش (استفاده از اسلب مستطیلی) باله های تیر آهن H با نورد سطح کناری لبه اسلب ایجاد می شوند. از طریق نورد لبه ها با شیارهای متعدد و متوالی به تدریج عرض باله ها افزایش می یابد و در نهایت محصولی با عرض باله مورد نیاز به دست می آید. انتخاب بهینه ی عرض اسلب با توجه به ابعاد محصول نهایی(ارتفاع جان) ضروری است زیرا تعداد شیارهایی که میتوانند در غلتک قرار بگیرند و نورد لبه دهی را انجام دهند محدود است.
بنابراین نیاز به روشهایی برای تهیه اسلب با عرض های مختلف وجود دارد تا بتوان محصولاتی با ارتفاع جان متفاوت تولید کرد. برای حل این مشکل در جلو مرحله ی نورد مقدماتی یک سیستم نورد سایز کننده به منظور نورد لبه نصب شده است که امکان تولید محصولاتی با ارتفاع جان متفاوت از اسلب هایی با عرض یکسان را می دهد.
قبلا گفته شد که روش استفاده از اسلب نسبت به روش استفاده از پیش فرم معایبی دارد و از ثبات در شکل دهی برخوردار نیست. در نورد لبه ها اگر قطعه فولادی به درستی در مرکز شیار غلتک هدایت نشود ضخامت بال ها نامتعادل می شود. بنابراین برای مقابله با این مشکل در نورد سایز کننده موقعیت نورد قطعه فولادی همیشه ثابت است و شیار مورد استفاده با شیفت دادن پایه انتخاب می شود. با استفاده از این روش هدایت درست مواد فولادی تضمین می شود. شکل زیر نشان دهنده ی این روش است.
مرحله چهارم : کنترل و بسته بندی
در مرحله بسته بندی ابعاد و کیفیت تیرآهن ها مورد بررسی قرار میگیرد و هم از لحاظ فنی و هم از نظر فاکتورهای ظاهری مانند ضخامت بالها و جان با استانداردها (معمولا استاندارد اروپا) مطابقت داده می شوند و پس از تایید بسته بندی می شوند. سپس برگه شناسنامه محصول شامل ابعاد ، ضخامت ،جنس ، سایز ، استاندارد تولید و ... بر روی آن نصب می شود.
کارخانه تولید کننده و شرکت های ارائه دهنده ی محصول باید این برگه را به مشتری نشان داده و آن ها را از مشخصات محصول مطلع کنند.
مشخصات تیرآهن و هاش
۱. تیرآهن (I-Beam)
شکل مقطع: دارای بال‌های نازک‌تر و جان ضخیم‌تر به شکل حرف I انگلیسی
استانداردها: IPE (بال‌های موازی)، INP (بال‌های شیبدار)
ابعاد و سایزها: معمولاً در اندازه‌های ۸۰ تا ۶۰۰ میلی‌متر تولید می‌شود.
۲. تیرآهن هاش (H-Beam)
شکل مقطع: دارای بال‌های پهن‌تر و ضخامت یکنواخت‌تر نسبت به تیرآهن IPE
استانداردها: HEA، HEB، HEM
ابعاد و سایزها: از ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ میلی‌متر
مزایای تیرآهن و هاش
مزایای تیرآهن (I-Beam):
وزن سبک‌تر نسبت به هاش، مناسب برای سازه‌هایی با بار متوسط
قابلیت استفاده در انواع ساختمان‌ها و سازه‌های عمرانی
هزینه کمتر نسبت به تیرآهن هاش
مزایای تیرآهن هاش (H-Beam):
استحکام و ظرفیت باربری بالاتر به دلیل مقطع بزرگ‌تر
توزیع یکنواخت نیرو و کاهش تنشهای نقطه‌ای در سازه
مناسب برای سازه‌های سنگین مانند پل‌ها، آسمان‌خراش‌ها و سازه‌های صنعتی
معایب تیرآهن و هاش
معایب تیرآهن (I-Beam):
ضعف در برابر بارهای خمشی بالا
محدودیت در استفاده در پروژه‌های سنگین و بلندمرتبه
امکان نیاز به تقویت اضافی در برخی شرایط
معایب تیرآهن هاش (H-Beam):
وزن بیشتر و در نتیجه افزایش هزینه حمل و نقل
قیمت بالاتر نسبت به تیرآهن معمولی
نیاز به فضای بیشتر در هنگام نصب به دلیل ابعاد بزرگ‌تر
قیمت تیرآهن هاش
قیمت تیرآهن هاش بر اساس عوامل مختلفی تعیین میگردد. هزینه های تولید، حمل و نقل و نرخ دلار باعث تغییر قیمت هاش می شود. تغییرات و نوسانات بازار نیز در تعیین قیمت تیرآهن های هاش تاثیرگذار است. میزان عرضه و تقاضا، کیفیت، برند تولید کننده و شرایط سیاسی از دیگر عواملی هستند که می توانند در افزایش یا کاهش قیمت تیرآهن مؤثر باشد.
پیش از خرید هاش باید از سایز، مقدار و نوع تیرآهن مورد نیاز خود مطمئن بود. برای دریافت راهنمایی در هر یک از مراحل خرید می توانید با مشاوران آرتا فولاد آریا راد در ارتباط باشید. همچنین قیمت روز مقاطع فولادی و تیرآهن هاش را می توانید از طریق وب سایت مجموعه آرتا فولاد آریا راد مشاهده کنید و یا با تلفن 03132923 تماس حاصل فرمایید.
نتیجه‌گیری
تیرآهن و تیرآهن هاش هر دو از مقاطع فولادی بسیار مهم در صنعت ساختمان‌سازی و مهندسی عمران هستند. انتخاب بین این دو بستگی به نیازهای پروژه، میزان باربری مورد نیاز و بودجه موجود دارد. در پروژه‌های سنگین و صنعتی، استفاده از تیرآهن هاش به دلیل استحکام بالاتر توصیه می‌شود، در حالی که برای ساختمان‌های مسکونی و سبک‌تر، تیرآهن معمولی گزینه‌ای اقتصادی‌تر محسوب می‌شود.
با شناخت کامل فرآیند تولید، مشخصات، مزایا و معایب این محصولات، میتوان بهترین گزینه را برای هر پروژه انتخاب کرد و از استحکام و دوام مناسب برخوردار شد
