کاربرد آهن در صنعت و ساختمان

بر اساس آمار جدید به دست آمده، تقریباً 16 درصد از آهن و مشتقات آن در صنعت خودروسازی استفاده می‌شود. آهن‌آلات در این صنعت، در قسمت‌های مختلف خودرو مثل بدنه خودروها، شاسی، چرخ، ترمز، صفحات بدنه، ستون، سقف ماشین، سیستم اگزوز و موتور خودرو استفاده می‌شود. آهن از نظر تحمل حرارت و ثبات ابعادی در ساخت موتور ماشین‌ها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ثبات ابعادی آهن بدین معنا است که تقریباً می‌توان آن را به هر شکلی درآورد و بعد از اتمام شکل‌دهی، در همان حالت باقی بماند. در حالی که اگر تولید‌کنندگان بخواهد این فرآیند را برای سایر فلزات انجام دهند، هزینه زیادی را متحمل می‌شوند.

کشاورزی از قدیم الایام جز یکی از مهم‌ترین صنایع در کل جهان بود. اصولاً غذا برای ادامه حیات انسان بر روی زمین نقش اساسی را ایفا می‌کند، که طبق افزایش جمعیت جهان روز به روز تقاضای این نیاز افزایش می‌یابد. قطعاً صنعت کشاورزی به عوامل مختلفی بستگی دارد که یکی از آن‌ها وجود آهن است. دانشمندان برای بهبود کیفیت مواد غذایی، از آهن کلاته به عنوان یک ریز مغذی در تولید مواد افزودنی و... استفاده می‌کنند. آهن کلاته جز یکی از ترکیبات گوناگون آهن به حساب می‌آید و بیشتر در تقویت و بهبود خاک کشاورزی کاربرد دارد. می‌دانیم آهن منشا اصلی هموگلوبین جریان یافته در خون است که با کمبود آن، لطمه زیادی به سلامت جسمانی افراد وارد می‌شود؛ لذا با آگاه بودن بر مضرات کمبود آهن در بدن، محصولات غنی شده از آهن را در اختیار مردم قرار دادند.

فولاد از سری نوع‌های (آلیاژ) بدست آمده از آهن می‌باشد. محبوت‌ترین فلز برای استفاده در مصارف پزشکی، فولاد ضد زنگ است. فولاد ضد زنگ به سبب ویژگی‌های زیادی مثل مقاومت بالا در برابر خوردگی و زنگ، استحکام، کاهش خطر عفونت، قابل بازیافت، ماهیت ضدباکتری و تحمل حرارت زیاد در صنعت پزشکی استفاده می‌‌شود. این نوع از سری آلیاژهای آهن در تولید وسایل پزشکی، همچون تخت بیمارستان، ویلچر، ایمپلنت‌های ارتوپدی و ساخت دریچه‌های قلب مصنوعی کاربرد زیادی دارد. یکی از پارامترهای بیمارستان خوب، تمیز بودن سطوح و تجهیزات پزشکی آن است و بخاطر رعایت همین موضوع از فولاد ضد زنگ برای ساخت وسایل بهره می‌برند.

چهارمین مورد کاربرد آهن در صنعت، صنعت لوازم خانگی است. فولاد ضد زنگ علاوه بر کاربرد در صنعت پزشکی در تولید لوازم خانگی نیز کاربرد زیادی دارد. فولاد ضد زنگ یا همان استنلس استیل از مهم‌ترین آلیاژهای فولاد شناخته‌شده است و همان‌طور که می‌دانیم فولاد هم یک نوع از آلیاژهای آهن می‌باشد. حدود 150 نوع فولاد ضد زنگ با ویژگی‌های مختلف در این صنعت و باقی صنایع دیگر استفاده می‌شود. برای مثال اگر بخواهیم ویژگی چند نوع از آن‌ها را نام ببریم، می‌توانیم بگوییم که استیل 430 که از درصد کمی نیکل تشکیل شده است، مانند فولادهای سری 300 مقاومت چندانی ندارند و بیشتر یک نوع فولاد مغناطیسی به حساب می‌آید. به طور کل در ساخت اکثر لوازم خانگی، آلیاژهای آهن با مقدار و درصد زیادیريال در ترکیبات آن‌ها وجود دارد.

انواع میلگردها از سری مصالح پرکاربرد در صنعت ساختمان‌سازی به شمار می‌روند. میلگردها میله‌هایی از جنس آهن و فولاد هستند که طبق شکل ظاهری به سه دسته ساده، آجدار و آجدار پیچیده تقسیم می‌شوند. در ساختمان‌های بتنی، به علت این‌که بتن، مقاومت کششی پایینی دارد، از میلگردها در راستای بالا بردن مقاومت آن استفاده می‌کنند. همچنین استفاده از آن‌ها در ساختمان‌های بتنی، خطر ریزش به هنگام زلزله را نیز کاهش می‌دهد. علاوه بر تقسیم بندی از لحاظ شکل، آن‌ها را از نظر جنس هم می‌توانیم به دو دسته‌‌ی آهنی و فولادی تقسیم کنیم. میلگردهای فولادی بیشتر اوقات در موتورخانه‌هایی با رطوبت بالا استفاده می‌شوند، زیرا با استفاده از آن‌ها عمر تجهیزات لوله‌کشی بالا می‌رود، که همین مورد باعث می‌شود تا نیاز به تعمیرات و تعویض مداوم این تجهیزات تا حد بسیار زیادی کاهش پیدا کند.میلگردها بر اساس استانداردهای متفاوتی در کشورهای مختلف ساخته می‌شوند. برای مثال، در ایران آن‌ها بر اساس استاندارهای روسیه‌ای تولید می‌شوند و قطر آن‌ها، حداکثر تا 40 میلی‌متر نیز می‌رسد. طبق تقسیم‌بندی میلگردها در قسمت بالا میلگردهای نوع A1 نرم و بدون عاج (ساده)، میلگردهای نوع A2 نیمه سخت با عاج ساده (عاج‌دار) و میلگردهای نوع A3 و A4 سخت با عاجی پیچیده (عاج‌دار پیچیده) در صنعت ساختمان‌سازی به کار می‌روند. عاج‎ها هم به صورت جناقی، مارپیچ، یکنواخت و مرکب وجود دارند و استفاده می‌شوند.

پروفیل‌ها در هنگام ساخت آ‌ن‌ها نقش به‌سزایی دارند. آن‌ها کاربرد گسترده‌ای در صنعت‌های مختلف دارند، که از این رو به دو دسته صنعتی و ساختمانی تقسیم شده‌اند. با این حال امروزه، پروفیل‌های کامپوزیت و گالوانیزه در دوسته مجزا قرار می‌گیرند. در واقع اگر بخواهیم توضیحی مختصر درباره پروفیل بگوییم می‌توان گفت، پروفیل به مقاطعی تو خالی از جنس آهن گفته می‌شود و نوع ساختمانی آن نیز در سه دسته نورد سرد، نورد گرم و مرکب وجود دارد. نورد سرد پروفیل ساختمانی، از خم کردن و پرس شدن ورقه‌های آهنی تشکیل می‌شوند که در کارهای سبک ساختمانی مثل تیرهای تیکه‌گاه سقف کاذب، ناودانی و چارچوب درب‌های ساختمان استفاده می‌شوند. همچنین از نورد گرم پروفیل‌ها، شمش‌های فولادی قوطی شکل ساخته می‌شود و در آخردسته مرکب آن، از ترکیب دو نوع اول یعنی نورد سرد و نورد گرم به وجود می‌آید.

رابیتس یا همان "expanded metal" به یک نوع ورق شبکه‌ای فلزی گفته می‌شود. به واسطه مزایا و ویژگی‌های خوبی که دارد، در قسمت‌ها مختلف صنعت ساختمان‌ از آن استفاده می‌کنند. اشکال موجود در ورق شبکه‌های فلزی می‌توانند دایره‌ای، مربعی و لوزی شکل باشند. نکته قابل توجه این است که زوایا و سایز اشکال توری رابیتس، بر چگونگی جذب انرژی آن تاثیر بسزایی دارد. توری رابیتس در ساخت سقف‌های کاذب، گچ‌کاری و گچ‌بری، پوشش دادن تیرآهن و آماتور، پوشش دادن بتن سیمانی ، ترمیم و بازسازی ترک‌های ساختمانی استفاده می‌گردد. این نوع از توری‌ها را در سایز 240*60 سانتی‌متر تولید و به بازار عرضه می‌کنند.رابیتس‌ها بر اساس وزن و ستون به دو دسته تقسیم می‌شوند. در نتیجه رابیتس‌ها بر حسب ستون، از تعداد مشخصی ردیف تشکیل شده‎اند و در دسته برحسب وزن‌، ضخامت ورقه‌های آن مورد اهمیت است.

هر فردی که در حیطه ساختمان‌سازی مشغول به کار است، می‌داند که تیرآهن جز مصالح مهم ساختمانی برای ایجاد اسکلت و چهارچوب اصلی یک ساختمان استفاده می‌شود. در ساخت تیرآهن آلیاژهای گوناگونی وجود دارند که باعث تمایز آن‌ها از یکدیگر شده و طبق آن می‌توان تیرآهن را به چهار دسته‌ی تیرآهن IPE، بال پهن، تیرآهن INP و لانه زنبوری تقسیم‌بندی کرد. اگر بخواهیم به طور کلی بیان کنیم، تیرآهن به عنوان یک تکیه‌گاه برای ساختمان است که فشار وارد بر ساختمان را کاهش می‌دهد و باعث جلوگیری از ریزش آن می‌شود. همچنین هنگامی که از آن در ساخت اسکلت ساختمانی استفاده می‌شود، کارگران می‌توانند ساختمان‌های مرتفعی را در زمانی کمتر بسازند. تیرآهن با استاندار IPE در ایران پرکاربردتر است و این استاندارد، یک نوع استاندارد اروپایی بوده که ضخامت بال‌های ابتدا و انتهای آن یکسان می‌باشد، تیرآهن‌هایی با استاندارد INP بیشتر در روسیه و چین استفاده می‌شود و به ندرت در صنعت ساختمان‌سازی ایران به کار می‌روند.