راهنمای کامل گریدهای فولادی فنری و کاربرد آنها
آنچه در این مطلب میخوانید:
مقدمه
دنیای مهندسی و تولید به فولاد فنری به عنوان ماده اصلی اهمیت می دهد زیرا انعطاف پذیری قابل توجهی را در کنار دوام عالی همراه با خواص کشسانی قوی نشان می دهد. فولاد فنری به عنوان یک جزء ضروری در چارچوب سیستم تعلیق خودرو و ابزار پزشکی است زیرا استحکام ضروری و خواص انعطاف پذیری را ارائه می دهد. مرجع کامل تمام اطلاعات ضروری در مورد فولاد فنری از جمله اجزای شیمیایی و ویژگی های مکانیکی آن و همچنین کاربردهای صنعتی متعدد را ارائه می دهد.
فولاد فنری چیست؟
فولاد فنری گروهی از فولادها را نشان می‌دهد که استحکام تسلیم قوی را نشان می‌دهند تا به آنها اجازه می‌دهد تا به شکل‌های جدید خم شوند و در عین حال شکل اولیه خود را حتی پس از تغییر شکل حفظ کنند. آنها ثابت می کنند که گزینه های عالی برای موقعیت هایی هستند که به خاصیت ارتجاعی بالا و خواص کششی قوی و مقاومت عالی در برابر خستگی نیاز دارند.
شما می توانید فولادهای کم آلیاژ و متوسط تا پر کربن یا فولادهای پر آلیاژ را با خاموش کردن و تمپر کردن آنها برای به دست آوردن خواص مطلوب به فولاد فنری تبدیل کنید.
ویژگی های فولاد فنری
فولاد فنری چندین ویژگی خاص را نشان می دهد که درک آنها قبل از مطالعه درجات مختلف ضروری است.
- استحکام تسلیم بالا: این ماده توانایی تحمل انحرافات عمده همراه با نیروهای زیاد را دارد بدون اینکه دچار تغییرات ساختاری دائمی شود.
- الاستیسیته عالی: مواد فولادی توانایی بازیابی فرم اولیه خود را پس از کشش خمشی یا هر گونه پیچشی که روی آن اعمال می شود را نشان می دهد.
- مقاومت در برابر خستگی: این ماده یکپارچگی عملیاتی را در طول رویدادهای بارگذاری متعدد مداوم حفظ می کند.
- سختی پذیری: روش های عملیات حرارتی مانند سخت شدن و تمپر کردن، واکنش های مطلوبی را در این ماده ایجاد می کنند.
- مقاومت در برابر سایش و سایش: عمر طولانی را در محیط های پویا ارائه می دهد.
- مقاومت در برابر خوردگی (برای گریدهای خاص): گریدهای فنر ضد زنگ در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاومت نشان می دهند.
ترکیب فولاد فنری
فولاد فنری معمولاً شامل موارد زیر است:
- کربن: این ترکیب فولادی بر اساس خواص مکانیکی مورد نظر بین 0.5% تا 1.0% متغیر است.
- سیلیکون: استحکام و خاصیت ارتجاعی را بهبود می بخشد.
- منگنز: چقرمگی و سختی را افزایش می دهد.
- کروم، وانادیوم، مولیبدن (در فولادهای آلیاژی): خواص ویژه در این پایه مواد ترکیب شده است تا استحکام بیشتری همراه با مقاومت در برابر خستگی و محافظت در برابر خوردگی ایجاد کند.
گریدهای فولادی معمولی
درجات استاندارد متفاوت فولاد فنری برای کاربردهای تجاری وجود دارد. سیستم طبقه بندی این گریدهای فولادی را بر اساس محتوای شیمیایی و واکنش آنها به عملیات حرارتی و قابلیت عملکرد نهایی آنها گروه بندی می کند. چند گرید فولاد فنری به رایج ترین گریدهای فولادی مورد استفاده در سراسر تبدیل شده اند
1. AISI 1074 / 1075 (فولاد فنری با کربن بالا)
ترکیب:
- کربن: 0.70٪ – 0.80٪
- منگنز: 0.40٪ – 0.70٪
ویژگی ها:
- سختی و استحکام کششی عالی پس از عملیات حرارتی.
- مقرون به صرفه و در دسترس است.
برنامه های کاربردی:
- ابزار کشاورزی
- فنرهای تخت و واشر
- ابزارهای برش صنعتی
2. AISI 1095 (فولاد کربن بالا)
ترکیب:
- کربن: 0.90٪ – 1.03٪
- منگنز: 0.30٪ – 0.50٪
ویژگی ها:
- سختی بالا و مقاومت در برابر سایش.
- انعطاف پذیری کمتر در مقایسه با گریدهای کم کربن.
برنامه های کاربردی:
- فنر ساعت
- چاقو و تیغه
- اره‌ها و خراشنده‌ها
3. SAE 5160 (فیلم فنری آلیاژی)
ترکیب:
- کربن: 0.56٪ – 0.64٪
- کروم: 0.70٪ – 0.90٪
- منگنز: 0.75٪ – 1.00٪
ویژگی ها:
- چقرمگی عالی و مقاومت در برابر خستگی.
- عملکرد خوب در کاربردهای سنگین
برنامه های کاربردی:
- سیستم های تعلیق خودرو ( فنرهای ورقه ای و مارپیچ )
- فنرهای سنگین
- شفت های محور
4. AISI 6150 (فولاد کروم-وانادیوم)
ترکیب:
- کربن: 0.48٪ – 0.53٪
- کروم: 0.80٪ – 1.10٪
- وانادیوم: حداکثر 0.15٪
ویژگی ها:
- مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی عالی.
- مقاومت بالاتر در برابر شکست خستگی.
برنامه های کاربردی:
- اجزای ارابه فرود هواپیما
- فنر ماشین آلات صنعتی
- قطعات خودرو
5. AISI 9260 (فولاد فنر سیلیکونی منگنز)
ترکیب:
- کربن: 0.56٪ – 0.64٪
- سیلیکون: 1.80٪ – 2.20٪
- منگنز: 0.75٪ – 1.00٪
ویژگی ها:
- الاستیسیته و چقرمگی بالا.
- عملکرد عالی تحت استرس مکرر.
برنامه های کاربردی:
- چشمه های برگ
- میله های پیچشی
- کاربردهای خودرو و ریل
6. فولاد فنر ضد زنگ 17-7PH
ترکیب:
- کروم: 16 تا 18 درصد
- نیکل: 6.5٪ – 7.75٪
- آلومینیوم: 0.75٪ – 1.5٪
ویژگی ها:
- فولاد ضد زنگ سخت شده در اثر بارش.
- استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و شکل پذیری بالا.
برنامه های کاربردی:
- اجزای هوافضا
- ابزار پزشکی
- فنرهای دقیق
7. فولاد ضد زنگ 301
ترکیب:
- کروم: 16 تا 18 درصد
- نیکل: 6 تا 8 درصد
ویژگی ها:
- مقاومت در برابر خوردگی متوسط.
- استحکام خستگی عالی و شکل پذیری.
برنامه های کاربردی:
- فنرهای سیم پیچ و موجی
- مهرهای فلزی
- گیره و بست
8. فولاد ضد زنگ 302
ترکیب:
- کروم: 17 تا 19 درصد
- نیکل: 8 تا 10 درصد
ویژگی ها:
- مشابه 304 اما با محتوای کربن کمی بالاتر.
- قوی، غیر مغناطیسی در شرایط آنیل شده.
برنامه های کاربردی:
- کانکتورهای الکترونیکی
- حلقه های نگهدارنده
- فنرها در محیط های خورنده
عملیات حرارتی فولاد فنری
عملیات حرارتی فولاد فنری به طور کامل عملکرد را تعیین می کند زیرا هم سختی و هم استحکام کششی و کشش را افزایش می دهد.
درمان های حرارتی رایج:
- بازپخت: فرآیند عملیات حرارتی سختی فولاد را کاهش می دهد و در نتیجه کار ماشین را بهتر می کند و کشش مواد را به حداقل می رساند.
- سخت شدن: خاموش شدن سریع پس از فرآیند گرمایش، فولاد فنری را قادر می سازد تا به سطوح بالاتری از سختی دست یابد.
- تمپر کردن: هدف از این روش به دنبال عملیات سخت شدن برای به حداقل رساندن شکنندگی مواد و در عین حال افزایش چقرمگی مکانیکی رخ می دهد.
- Austempering: اقدامات عملیات حرارتی کنترل نرخ خنک کننده را برای بهبود چقرمگی و استحکام خستگی امکان پذیر می کند.
الزامات عملیات حرارتی برای هر گریدهای فولادی فنری باید با توجه به نیازهای کاربردی انتخاب شود تا به سطوح عملکرد مطلوب برسد.
اشکال فولاد فنری
تولید کنندگان فولاد فنری را در اشکال مختلف محصول عرضه می کنند که الزامات کاربردهای مختلف ساخت را برآورده می کند.
- میله ها و نوارهای مسطح: رایج در فنرهای برگ و واشرهای تخت.
- میله ها و میله های گرد: این ماده در فنرهای سیم پیچ همراه با میله های پیچشی کاربرد پیدا می کند.
- ورق ها و کویل ها: این ماده کاربردهای خود را هم در محصولات مهر شده و هم در ویژگی های خودرو پیدا می کند.
- سیم‌ها: فنرهای کششی و گیره‌های کششی فنرها کاربردهایی را نشان می‌دهند که این ماده ساخت برای آنها مناسب است.
کاربردهای فولاد فنری توسط صنعت
فولاد فنری کاملاً با بخش‌های متعددی که نقش مهمی ایفا می‌کند سازگار است.
1. صنعت خودرو
- سیستم های تعلیق (کویل و فنرهای برگ)
- فنرهای سوپاپ
- فنرهای کلاچ و ترمز
- نگهدارنده و گیره
2. هوافضا و هوانوردی
- فنر هواپیما با بار بالا
- فنر ارابه فرود جمع شونده
- اجزای دقیق برای انعطاف پذیری سازه
3. ماشین آلات صنعتی
- ساخت قالب و ابزار
- چشمه تجهیزات کشاورزی
- اجزای مکانیکی با سایش بالا
4. الکترونیک و برق
- فنرهای تماسی
- نگهدارنده های باتری
- سوئیچ ها و کانکتورها
5. کالاهای مصرفی
- ابزار دستی (اره، سوهان)
- چاقو و قیچی
- تجهیزات ورزشی (تیراندازی با کمان، تیغه شمشیربازی)
6. تجهیزات پزشکی
- گیره و قیچی جراحی
- ایمپلنت های ارتوپدی
- اجزای ابزار تشخیصی
انتخاب گریدهای فولادی فنری مناسب
تولیدکنندگان، انتخاب گریدهای فولادی فنری را بر اساس ترکیبی از الزامات مکانیکی و عوامل محیطی همراه با محدودیت‌های تولید قرار می‌دهند. در اینجا برخی از ملاحظات وجود دارد:
| عامل | در نظر گرفتن |
| نیاز به قدرت | تقریباً فولاد 1095 خواص استحکام قدرتمندی را نشان می دهد، اما آلیاژ درجه 6150 تعادل استحکام و چقرمگی را حفظ می کند. |
| مقاومت در برابر خوردگی | از نمرات ضد زنگ مانند 17-7PH یا 302 برای محیط های مرطوب یا تهاجمی شیمیایی استفاده کنید. |
| شکل پذیری | نمرات با کربن کمتر و محتوای سیلیکون بالا آسان تر تشکیل می شوند. |
| زندگی خستگی | 9260 و 5160 عملکرد عالی را تحت بارگذاری چرخه ای ارائه می دهند. |
| قابلیت های عملیات حرارتی | از سازگاری درجه فولاد با روش عملیات حرارتی مورد نظر اطمینان حاصل کنید. |
استانداردها و مشخصات
گریدهای فولادی فنری مطابق با استانداردهای بدنه هایی مانند:
ASTM (انجمن آمریکایی برای آزمایش و مواد) – به عنوان مثال، ASTM A228 (سیم موسیقی)، A684.
SAE (انجمن مهندسان خودرو) – برای طبقه بندی ترکیب آلیاژ.
DIN/EN (هنجارهای اروپایی) – به عنوان مثال، 55Cr3، 60SiCr7.
JIS (استانداردهای صنعتی ژاپن) – به عنوان مثال، SUP10، SUP9A.
نتیجه گیری
راه حل های مهندسی مدرن بر پایه فولاد فنری تکیه دارند زیرا این ماده ویژگی های استثنایی از استحکام را در کنار انعطاف پذیری و دوام ارائه می دهد. عملکرد مکانیکی پایدار آن را به یک ماده ضروری برای انواع کاربردهای صنعتی برای تامین انرژی تجهیزات پزشکی دقیق و وسایل نقلیه و ماشین آلات قوی تبدیل می کند.
تولیدکنندگان و مهندسان باید ویژگی‌های متمایز را همراه با آرایش شیمیایی و کاربردهای مناسب برای درجات مختلف فولاد فنری برای دستیابی به محصولات قابل اعتماد و کارآمد با طول عمر طولانی درک کنند. پیشرفت‌های جاری در علم فلزات و پردازش حرارتی، فولاد فنری را به ماده‌ای تبدیل کرده است که دوام و سازگاری بیشتری نسبت به گذشته ممکن نشان می‌دهد.
شرکت آرمان گستر اقتدار ضمانت یک خرید مطمئن را به شما می دهد و مرجع تخصصی خرید و فروش آهن آلات و کلیه مقاطع فولادی است که شما در جهت ثبت درخواست میتوانید با واحد مشاوره و فروش شرکت آرمان گستر اقتدار (آهن آرمان) در ارتباط باشید.
هم‌اکنون با بهترین مقاطع فولادی آشنا شوید!
آیا به دنبال تأمین مقاطع فولادی با کیفیت و قیمت روز آهن آلات مناسب هستید؟
ما در آرمان گستر اقتدار ، با ارائه انواع مقاطع فولادی شامل تیرآهن، نبشی، ناودانی و پروفیل و … آماده‌ایم تا نیازهای شما را برآورده کنیم.
همین حالا با ما تماس بگیرید و از مشاوره رایگان بهره‌مند شوید!
شما میتوانید برای مشاوره خرید آهن آلات و مقاطع فولادی ، برای پروژه های خود و دریافت قیمت روز با شماره 02158336،شرکت آرمان گستر اقتدار( آهن آرمان) تماس بگیرید تا کارشناسان ما، پاسخگوی سوالات شما باشند.
