آشنایی با مشخصات ورق مسی و کاربردهای آن در صنعت
مشخصات ورق مسی
مس یکی از عناصر اصلی و اساسی شیمیایی در طبیعت و صنایع است که در حالت طبیعی رنگ نارنجی مایل به قرمز دارد و بیشتر به دلیل هدایت گرمایی و الکتریکی مطلوب خود شناخته می شود. مس فلزی قدیمی است که از حدود ۱۰۰۰۰ سال قبل تاکنون توسط انسان‌ها مورد استفاده قرار می‌گرفته است. این فلز که در جدول تناوبی عناصر با نماد Cu نشان داده می‌شود. بسته به محیطی که از آن خارج می‌شود با عیارهای مختلف در طبیعت یافت می‌شود.
امروزه کشورهای آمریکا ، شیلی ، روسیه و چین از پیشگامان استخراج و فرآوری این فلز هستند و از آن در انواع صنایع مختلف از جمله، سیم و کابل، لوله‌کشی و منسوجات تزئینی استفاده می‌شود. مس خالص به ندرت در طبیعت یافت می‌گردد و معمولا به صورت سنگ معدن مس و در ترکیب با سایر عناصر دیده می شود که پس از استخراج و فرآیندهای مختلف فرآوری محصول، به صورت ورق مسی یا سایر اشکال در می‌آورند که در انواع صنایع و زندگی روزمره ما مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ورق های مسی به دلیل انعطاف و خاصیت شکل‌پذیری بسیار بالایی که دارند در بسیاری از صنایع محبوبیت زیادی داشته و به دلیل فرم‌پذیری و رنگ بسیار زیبا و ماندگار مس، حتی هنرمندان نیز از این ورق‌ها برای خلق آثار هنری استفاده می‌کنند.
ما در این مقاله قصد داریم شما را با ورق‌های مسی ، روش تولید و تبدیل مس استخراجی از معادن به ورق‌های مس و همچنین انواع کاربردهای این فلز گران‌بها آشنا کنیم. اگر شما نیز در صنایع وابسته به مس فعالیت می‌کنید و یا به این فلز و کاربردهای متنوع آن علاقه‌مند هستید با ما همراه باشید تا با یکدیگر به بررسی کامل ورق‌های مسی و محصولات ساخته شده با آن بپردازیم.
ورق مسی چیست ؟
برای ساخت محصولات و کالاهای مسی در صنایع مختلف از ورق‌های مسی در کنار شمش، میلگرد و سایر اشکال مس ( آشنایی با مشخصات شمش ، بیلت ، بلوم و اسلب ) استفاده می‌شود. مس برای اینکه به یکی از ابزار و وسایل کاربردی تبدیل شود راه دور و درازی را پشت سر می‌گذارد. ورق مسی، بسته به ضخامت و ابعاد، انواع مختلفی دارد و به دلیل تفاوت در کیفیت و کارایی این ورق‌ها، قیمت انواع ورق مسی با یکدیگر متفاوت است.
شمش مس در کارخانه پس از گذراندن مراحل مختلف ذوب شده، توسط غلطک‌های سنگین نورد شده و به ورق‌های نازک مسی تبدیل می شود و در نهایت این ورق‌ها را به شکل رول ( کویل ) و برگ ( شیت ) (تفاوت صفحه، ورق و فویل) در می‌آیند و بعد از بسته‌بندی در اختیار سایر صنایع قرار گرفته تا انواع کالاها را از این ورق‌های مسی تولید کنند.
دو تیپ رایج ورق‌های مسی وجود دارد که با نام های ورق مسی ۱۱۰ و ورق مسی ۱۰۲ شناخته می‌شوند. ورق مس ۱۱۰ پر کاربردترین ورق موجود است و خلوصی حدود ۹۹ درصد دارد. ورق های ۱۰۲ که در بعضی صنایع تخصصی‌تر به کار برده می شوند با فرآیند‌هایی خاص تقریبا تمام اکسیژن موجود در آن‌ها خارج شده و خلوص بالایی پیدا می‌کند.
ورق های مسی در گرید C101، C110 و C112 ساخته شده و در میزان مس به کار رفته در ساختارشان با یکدیگر متفاوت می باشند ولی هر سه نوع دارای ۹۹ درصد فلز مس در ساختار خود می باشند.
سه آلیاژ برنج، برنز و ورشو نیز از فلز مس تولید می شوند. ورق مسی با گرید C101 در تجهیزات الکتریکی مانند کابل به کار برده شده و کاربرد گرید C110 در نمای ساختمان، خودروسازی، ساخت پونز و جوشکاری مس می باشد. همچنین ورق مس گرید C112 در لوله کشی، مبدل گرمایی، گرمایش، صنایع لبنی؛ ساخت خطوط گازوئیلی و هیدرولیکی مورد استفاده قرار می گیرد.
بازیافت مس در دنیا بسیار متداول است و این فلز گران‌بها را بارها در انواع صنایع به کار می‌برند. به طور مثال کشور آمریکا که یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان مس در دنیاست، حدود ۴۴ درصد از نیاز خود را از طریق بازیافت تامین می‌کند. مس آلیاژهای محبوب و پرکاربردی همچون برنج و برنز نیز دارد که در انواع صنایع به کار گرفته می‌شوند.
مراحل تولید ورق مسی
مرحله اول تولید ورق‌های مسی از معادن مس آغاز می شود. سنگ معدن مس که بیشتر در معادن روباز و در پوسته خارجی زمین یافت می شود، به صورت ترکیباتی ناخالص با سایر عناصر طبیعی استخراج می‌گردد.
پس از استخراج سنگ‌های معدنی آن‌ها را به کارخانه‌ها می‌برند تا فرآیند جداسازی و تولید ورق مس آغاز شود. ابتدا سنگ‌ها در محلول‌های مایع مخصوصی شناور می‌کنند و مقداری خاک رس به این ترکیب اضافه می‌شود تا از طریق فرآیند ته‌نشینی، مواد زائد و رسوبات اضافی از مس جدا شوند. سپس این سنگ معدنی را که اکنون به پودر تبدیل شده است تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند تا گوگرد و سایر فلزات موجود در سنگ معدن ذوب شوند.
سپس کنستانتره مس را درون کوره قرار می دهند و با اضافه کردن ماده‌ای به نام شار به عنوان نوعی کنورتور یا مبدل فرآیند ذوب مس را شروع می‌کنند. با افزایش دما تا حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد ناخالصی‌ها از جمله آهن کم کم از مس جدا می‌شوند و مس خالص باقی مانده به سمت انتهای کوره حرکت می‌کند.
مس باقی مانده پس از فرآیند ذوب مات نامیده می‌شود. مات مس همان ترکیب سولفات مس و آهن است که از سنگ مس جدا شده است. در این مرحله مس که هنوز به خلوص مورد نظر که حدود ۹۹ درصد است، نرسیده وارد فاز بعدی می‌شود که مرحله پالایش مات نام دارد. در این فاز با دمیدن هوا درون مات ذوب شده، ناخالصی‌های موجود در مس به صورت حباب‌های سطحی از مات جدا شده و در نهایت خلوص مورد نظر را خواهیم داشت.
در مرحله بعد مس به دست آمده را با فرآیند ریخته‌گری به صورت شمش در می‌آورند و یا با استفاده از غلطک‌های بزرگ و سنگین، مس را به ورق‌های مسی تبدیل می‌کنند که به دو صورت رول و شیت، آماده استفاده و عرضه به بازار هستند.
انواع ورق های مسی
بسته به محصول و نوع استفاده، ضخامت ورق مس تغییر خواهد کرد. اگر می خواهید محصول با ورق مس مناسب، متناسب باشد، اطلاع از ابعاد ضروری است. در اینجا چند استاندارد ضخامت ورق مس و انواع کاربردهای این نوع ورق ها آورده شده است.
- ورق های ۱ میلی متر
این ورق ها به قدری نازک هستند که می توانید آن ها را با دستان خود پاره کنید. این ورق ها در تابلوهای برقی، کاربردهای ساخت و بیشتر در هنر و صنایع دستی مورد
استفاده قرار می گیرند.
- ورق های ۱٫۴ میلی متر
اگرچه این ها کمی ضخیم تر از ورق های ۱ میلی متر هستند ، اما کاربرد آن ها کاملا مشابه است. آن ها ضخیم تر از فویل های آلومینیومی هستند که برای بسته بندی مواد غذایی از آن ها استفاده می کنید.
- ورق های ۵ میلی متر
این ورق ها دارای یک پایان براق و درخشان هستند. می توانید آن ها را با استفاده از قیچی برش دهید. از ورق های ۵ میلی متر گاهی در پروژه های هنری و صنایع دستی استفاده می شود، اما در درجه اول برای نقش برجسته و برش استفاده می شود.
- ورق های ۸ میلی متر
این ورق ها از نوع ورق های سنگین هستند که در کاربردهای مختلف ساخت و ساز، بهسازی منزل و هنر و صنایع دستی مورد استفاده قرار می گیرد. در مقایسه با ورق های ۵ میلی متر که نسبتا نازک تر بودند و نمی توانند شکل خود را حفظ کنند، این نوع ورق مس به گونه ای است که با ارائه فشار و استحکام اضافی ایجاد می شود.
- ورق ۱۰ میلی متر
ورق های ۱۰ میلی متر به اندازه کافی ضخیم هستند که بدون نیاز به فشار اضافه، شکل خود را حفظ می کنند. آن ها اغلب برای دکوراسیون منازل استفاده می شوند. این ورق ها به دلیل وزن شان سال ها جایگاه خود را حفظ می کنند. می توانید آن ها را خم کنید تا شکل دلخواه خود را به آن ها ببخشید و انتظار داشته باشید که همانطور که هست بماند.
- ورق های ۱۶ میلی متر
این ورق در بین سایر انواع دیگر با دوام ترین است. آنه ا سفت و سخت هستند، به همین دلیل در جواهرات و مجسمه ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.
محصولات ورق مسی
محصولات مسی- نوردی شامل آلیاژ TPC ، DHP ، DLP و CuSn می باشد که در زیر به شرح آن ها می پردازیم.
- ورق مسی با آلیاژ TPC
این گروه از محصولات دارای هادی بسیار خوب الکتریسیته و حرارت هستند و در صنایع الکتریکی کاربرد ویژه ای دارند.
- ورق مسی با آلیاژ DHP & DLP
این گروه از محصولات، نسبت به هیدروژن و تردی مقاوم هستند و قابلیت جوشکاری آن ها بالا است.
- ورق مسی با آلیاژ CuSn
این آلیاژ با محتوای قلع ۰٫۱۲ تا ۰٫۱۸ درصد وزنی، محصول ویژه ای است که خواص مکانیکی خود را تا دمای ۳۰۰ درجه سانتی گراد حفظ می کند و در ساخت پره های رادیاتور خودرو استفاده می شود.
- ورق مسی با آلیاژ ( ETP )
مس بیشترین کاربرد را در صنایع الکتریکی در سراسر جهان دارد و بیش از نیمی از استفاده از مس جهانی را نشان می دهد. کاربردهای آن عبارتند از : پیچ و مهره موتور و قطعات، سیم پیچ ترانسفورماتور و اجزاء کابل های خودرو و کابل سیگنال حفاظتی، این ورق همچنین به عنوان ورق مسی نما نیز کاربرد دارد.
مزایای ورق مس
از آنجا که لایه رسانای بیرونی از مس دارای میزان مقاومت کمی است و فقط مرکز استیل مقاومت بیشتری دارد، جلوه پوست باعث می شود خطوط انتقال RF با روکش مس سنگین امپدانس کم در فرکانس های بالا، معادل سیم مسی جامد را به دست آورد. استحکام کششی ورق های فلزی پوشیده از مس نسبت به ورق های مس عادی که دارای طول دهانه بیشتر از مس هستند، بیشتر است.
مزیت دیگر این است که می توان از رسانای فولادی با روکش مس با قطر کوچکتر در کابل های کواکسیال استفاده کرد. امپدانس بالاتر و قطر کابل کوچکتر را نسبت به ورق های مس با استحکام مشابه مجاز می سازد. نصب و راه اندازی با ورق های فلزی پوشیده از مس به طور کلی به عنوان انجام مشخصات فنی برای یک زمین برقی خوب پذیرفته می شود. به همین دلیل در صورت نگرانی از برق, استفاده از آن توسط شرکت های صنعتی و آب و برق ترجیح داده می شود.
خواص اصلی این نوع ورق فلزی عبارتند از :
- مقاومت خوب در برابر خوردگی
- استحکام کششی بالاتر از فولاد
- قابلیت جوشکاری
- شکل پذیری
- هدایت حرارتی بالا
- قابلیت ماشین کاری
- گرم کاری و سردکاری
- از این ورق به تعداد دفعات زیادی از آن استفاده می کنند
- این فلز از لحاظ رسانایی در میان فلزات پس از نقره دارای مقام دوم بوده
- از لحاظ کاربرد و مصرف پس از آهن و آلومینیوم در مقام سوم قرار دارد.
مصرف مس در صنعت
صنعت ساختمان بزرگترین مصرف کننده آلیاژ مس است. لیست زیر تفکیک مصرف مس در صنعت به صورت سالیانه است :
- صنعت ساختمان – ۴۷٪
- محصولات الکترونیکی – ۲۳٪
- حمل و نقل – ۱۰٪
- حصولات مصرفی – ۱۱٪
- ماشین آلات صنعتی – ۹٪
مصرف جهانی ورق مسی و آلیاژ مس اکنون بیش از ۱۸ میلیون تن در سال است.
کاربردهای ورق مسی
پس از استخراج و فرآیند طولانی تصفیه و تولید مس، این فلز کاربردی با انواع شکلهای مختلف از جمله ورق مسی، شمش و میله در اختیار سایر صنایع قرار می‌گیرد تا با گذراندن مراحل تولید جدید خود به یکی از لوازم و بخش‌های مورد استفاده تبدیل شود. در ادامه به بررسی مهم‌ترین کاربردهای این فلز در زندگی و صنایع می‌پردازیم :
- معماری
مس در بیشتر عناصر معماری از جمله سقف‌ها، ناودان‌ها، سرریزها، طاق‌ها، روکش دیوارها و انواع اتصالات ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. معماران به دلیل مقاومت بی‌نظیر مس در برابر انواع شرایط آب‌و‌هوایی با اطمینان از آن برای انواع مصارف داخل و خارج ساختمان ها استفاده می‌کنند.
- خودروسازی
امروزه در برخی انواع خودرو چیزی حدود ۲۲/۵ کیلوگرم مس در انواع اتصالات الکتریکی و غیرالکتریکی خودروها استفاده می‌شود. این تقاضا با افزایش خودروهای هیبریدی در آینده مسلما بیشتر از قبل نیز خواهد بود. رسانایی الکتریکی بسیار بالا و مقاومت عالی این فلز در برابر شرایط آب و هوایی مهم‌ترین دلیل استفاده خودروسازان از این ماده است. از ورق مسی معمولا قطعات داخلی سنسورها و لوازم برقی اتومبیل ها استفاده می شود.
- ساختمان
ورق‌های مسی در انواع بخش‌های ساختمان‌سازی مانند تولید کف‌پوش‌ها، روکش دیوارها، عایق بخش‌های در معرض هوا مانند لوله‌ها و… کاربرد دارند. ورق‌های مسی به دلیل مقاومت بسیار بالای خود در برابر خوردگی و شرایط مختلف آب و هوایی برای استفاده در محیط‌های بیرون از خانه بسیار مناسب هستند.
- لوله‌کشی
مس به دلیل خاصیت شکل‌پذیری و مقاومت بسیار بالای خود در برابر خوردگی و اکسید شدن از دیرباز در انواع سیستم‌های لوله‌کشی مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از مس در صنعت لوله به عنوان لایه عایق‌کاری استفاده می‌شود و لوله‌ها را در برابر خوردگی و آسیب‌های ناشی از آب‌و‌هوا در امان نگه می‌دارد. همچنین لوله مسی و انواع آن که به دلیل شکل‌پذیری عالی مس با ابعاد بسیار متنوعی تولید می‌شوند از گسترده‌ترین و پرکاربردترین لوله‌ها در انواع صنایع هستند.
- صنایع
ورق‌های مسی به عنوان یکی از مهم‌ترین مواد و فلزات مورد استفاده صنایع بزرگ مانند نیروگاه‌ها و کارخانه‌ها شناخته شده است. این ماده در بیشتر مبدل‌های حرارتی و ماشین‌آلات چاپ مسی و همچنین به عنوان پوشش انواع مخازن از جمله مخازن تخمیر کاربرد دارد. بیشتر دیگ‌های صنعتی نیز جنسی از مس و یا آلیاژهای این ماده، استیل و چدن دارند.
- الکترونیک
تقریبا تمام وسایل الکترونیکی قطعاتی از جنس مس را در خود جا داده‌اند. قطعاتی مانند اتصالات فرکانس بالا یا فرکانس پایین و مدارهای چاپی از ورق‌های مس ساخته شده اند. همچنین از مس برای اتصال و انتقال جریانات تراشه‌های سیلیکونی در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود.
- خطوط انتقال انرژی و پتروشیمی
ورق‌های مس و آلیاژهای آن به طور گسترده‌ای در صنایع انرژی و پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بهترین نمونه‌های این استفاده را می‌توان در انواع عایق‌های لوله، صفحات کندانسور، فیلتر و پمپ‌ها و ظروف نگهداری مواد خورنده مشاهده کرد. همچنین به دلیل بالا بودن مقاومت مس در برابر خوردگی ناشی از آب نمک، این ورق‌ها در انواع آب‌شیرین‌کن‌ها، سکوهای حفاری نفتی و سایر تاسیسات زیر دریا بعد از آلومینیوم الویت استفاده دارد.
جمع بندی
ورق‌های مسی و آلیاژهای مس امروزه به یکی از اصلی‌ترین و جدایی‌ناپذیر‌ترین بخش‌های صنایع و زندگی ما انسان‌ها تبدیل شده‌اند. فلز مس با داشتن ویژگی‌های بسیار منحصربه‌فرد خود از جمله مقاومت بالا در برابر انواع شرایط محیطی و همچنین قدرت رسانایی بسیار بالای الکتریکی و حرارتی به بهترین گزینه برای استفاده در انواع صنایع مبدل گشته است.
مس با فرآیند تولید پیچیده خود به صورت ورق‌های مسی به دست صنعت‌گران می‌رسد و در انواع صنایع از جمله برق، معماری، تاسیسات و صنایع کلان از جمله نیروگاه‌ها و پتروشیمی به کار گرفته می‌شود. ما در این مقاله سعی کردیم مهم‌ترین ویژگی‌ها و کاربردهای این فلز گران‌بها را به شما معرفی کنیم.