0/5
0رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

فنرها یکی از اجزای اصلی در سیستم‌ های مکانیکی هستند و به همین دلیل در صنایع مختلف از جایگاه ویژه ‌ای برخوردارند. علاوه بر عملکردی که این اجزا دارند باید استحکام بالایی نیز داشته باشند. به همین دلیل عموماً از انواع آلیاژهای فولادی برای ساخت فنرهای متنوع استفاده می ‌شود. در واقع فنر یک جزء الاستیک در هر سیستم مکانیکی محسوب می ‌شود که باید یک نیروی مشخص را ذخیره کرده و در صورت لزوم به‌ آرامی یا به ‌صورت ناگهانی آن را آزاد کند. به همین دلیل کیفیت و طول عمر فنرها در عملکرد سیستم‌ های مکانیکی حائز اهمیت هستند. ظرفیت فنر از لحاظ تحمل بارهای دینامیکی و استاتیکی در طولانی ‌مدت به نوع فولاد مورد استفاده برای فنر بستگی دارد.

pdf فولاد فنر ضد زنگ و پرکربن چیست؟

بررسی تخصصی انواع فولاد فنر و مشخصات فنی آن

فولاد فنر چیست ؟

به طیف گسترده ‌ای از فولادهای مورد استفاده در ساخت انواع فنرها، مخصوصاً در سیستم‌ های تعلیق اتومبیل و صنعتی فولاد فنر گفته می ‌شود. استحکام تسلیم یکی از مهم‌ ترین پارامترهای ساخت فنر با فولاد است که به معنی توانایی فولاد فنر در میزان تحمل خم شدن یا تاب خوردن قابل‌ توجه و در نهایت بازگشت به حالت اولیه می ‌باشد. به همین دلیل آلیاژهای فولاد آهن باید از ویژگی ‌های منحصر به ‌فردی مانند توانایی مقاومت بالا در برابر نیروهای پیچشی و خمشی بدون ایجاد حالت کج شدگی برخوردار باشند.

مشخصات فولاد فنر

فولاد فنر به دلیل استحکام تسلیم بالایی که دارد از انعطاف ‌پذیری خوبی برخوردار است. همچنین توانایی منحصر به ‌فردی در شکل ‌پذیری و عملیات حرارتی دارد. به همین دلیل برای ساخت انواع فنر از آن استفاده می‌ شود. از طرفی فولادهای فنر دارای استحکام کششی زیادی هستند تا بتوانند خاصیت الاستیسیته مورد نیاز و مقاومت در برابر سایش و ارتعاش را فراهم کنند.

انواع فولاد فنر

ویژگی ‌های مورد نیاز در انواع فنرها با استفاده از ترکیب ‌های مختلف عناصر آلیاژی در فولاد فنر به دست می ‌آیند. این عناصر شامل منگنز، کروم، سیلیکون، مولیبدن، وانادیوم و نیکل هستند که هر کدام از آنها مسئول ایجاد یکی از ویژگی‌ های خاص فولاد فنر می ‌باشند. لازم به ذکر است که استفاده از نیکل تنها زمانی صورت می ‌گیرد که بخواهیم فولادهای با کیفیت ضد زنگ تولید کنیم. فنرها از نظر جنس در انواع زیر تولید می ‌شوند:

فولاد فنر با کربن بالا

فنرهای ساخته‌ شده از فولاد فنر با کربن بالا

در ساخت فولادهای فنر با کربن بالا به ‌صورت متغیر و بر حسب نیاز از 0.6 الی 1.4 درصد کربن استفاده می‌ شود. این نوع فولاد فنر رایج ‌ترین جنس برای ساخت انواع فنرها می ‌باشد زیرا هزینه کمی ایجاد کرده و به‌ راحتی قابل ‌دسترس و مورد استفاده است. البته استفاده از آن برای محیط‌ های با درجه حرارت بالا یا پایین و یا برای بارگذاری‌ های شوک و ضربه نباید استفاده شود.

فولاد پرکربن از جمله سخت‌ ترین و با دوام ‌ترین نوع در بین فولادهای غیر آلیاژی است. همچنین مقاومت بالایی در برابر سایش دارد. به همین دلیل در تولید تیغه ‌های برش نیز از آن به‌ وفور استفاده می ‌شود؛ اما به دلیل وجود کربن بالا، قابلیت جوش ‌پذیری این فولاد بسیار کم است. فولاد پرکربن در ساخت انواع فنرها، تیغه ‌ها و تیغه ‌اره ‌ها استفاده می ‌شود. از دیگر کاربردهای فولاد فنر با کربن بالا میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

  • کمک ‌فنر چرخ‌ های هواپیما
  • سیم‌ های پیانو
  • شاه‌ کلیدها و شمشیرها
  • انواع صنايع خودرويي، کشاورزي و غيره.

گریدهای مختلف A، B، C و D از فولاد پرکربن تولید می ‌شوند که نوع آنها برحسب درصد آلیاژهای فسفر، گوگرد، منگنز و سایر آلیاژهای مورد استفاده تغییر می ‌کنند.

انواع آلیاژ فولاد فنر

این فنرها با آلیاژهای فولاد که ترکیبات مختلفی دارد و این ترکیبات ویژگی‌ های منحصر به ‌فردی برای فنر ایجاد می‌ کنند ساخته می ‌شوند. از این محصول اغلب در موارد نیاز به تحمل فشار و ضربه زیاد یا بارهای شدید استفاده می ‌شود. فنرهای آلیاژی در برابر دما می‌ تواند دامنه بیشتری از تغییرات دمایی را تحمل کنند.

فولاد فنر ضد زنگ

فولاد فنر ضد زنگ

فولاد فنر ضد زنگ علاوه بر مقاومت در برابر زنگ‌ زدگی نسبت به خوردگی نیز مقاوم است. از این فنرها می ‌توان تا دمای 288 درجه سانتی‌ گراد نیز استفاده کرد؛ اما برای دماهای پایین تنها می ‌توان از جنس استیل 18-8 استفاده نمود.

فولاد فنر ساخته ‌شده با آلیاژ بر پایه مس

این فنرها از فنرهای ساخته‌ شده از فولاد فنر معمولی گرانتر هستند؛ زیرا رسانا بوده و هدایت‌ پذیری خوبی دارند. همچنین در برابر خوردگی به‌ خصوص در اجزای سیستم ‌های الکتریکی مقاوم می ‌باشند. مزیت دیگر فنرهای مسی قابل ‌استفاده بودن آنها در دماهای زیر صفر است.

فولاد فنر ساخته‌ شده با آلیاژ بر پایه نیکل

فنرهای نیکلی نیز مانند فنرهای مسی مقاومت بسیار بالایی در برابر خوردگی و طیف وسیعی از دماها دارند. از ویژگی ‌های دیگر این نوع فنرها عدم وجود میدان مغناطیسی در آنها و مقاومت الکتریکی نسبتاً بالا می‌ باشد.

فولاد فنر 1.7176

فولاد فنر 7176 دارای خاصیت تنش پذیری خوب و شکل ‌پذیری بسیار عالی است. از دیگر مشخصات فولاد فنر 7176 می ‌توان به خاصیت الاستیسیته خوب و مقاومت بالای آن در برابر خوردگی و سایش اشاره کرد.

موارد استفاده از این فولاد فنر عبارتند از:

  • ساخت فنرهای لایه ‌ای تخت
  • ساخت فنرهای پیچشی و استوانه ‌ای
  • استفاده در صنعت خودروسازی

فنرهای ساخته ‌شده از فولاد 1.8159

این فولاد فنر نیز مانند فولاد فنر 7176 دارای تنش پذیری و شکل ‌پذیری بالایی است و در برابر سایش و خوردگی مقاومت خوبی دارد. مزیت دیگر این نوع فولاد و فنرهای ساخته ‌شده از آن خاصیت الاستیسیته بالا می ‌باشد که آن را به یکی از پرکاربردترین انواع فولاد فنر تبدیل نموده است که سختی ‌پذیری بالایی در برابر ضربه از خود نشان می‌ دهد. اما عیبی که دارد این است که به دلیل وجود کربن زیاد قابلیت جوشکاری کمی داشته و احتمال ترک‌ خوردگی در آن وجود دارد. موارد استفاده از این فولاد فنر شامل موارد زیر می شود:

  • ساخت فنرهای تحت بارگذاری بالا در صنعت اتومبیل ‌سازی
  • ساخت رینگ فنری
  • ساخت فنرهای میله‌ ای تحت پیچش

فولاد فنر 1.1248 یا فولاد فنر ck75

این نوع فولاد فنر از استحکام خوبی برخوردار است اما سختی ‌پذیری آن در حد متوسط می ‌باشد. همچنین خاصیت الاستیسیته خوبی داشته و در برابر خوردگی و سایش مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد. به همین دلیل کاربردهای فراوانی دارد.

موارد استفاده از این فولاد فنر عبارت‌ است از:

  • ساخت تسمه‌ های فولادی نورد شده سرد
  • ساخت فنرهای با اندازه دقیق و کیفیت سطحی خوب

فنرهای ساخته ‌شده از فولاد 1.7103

فولاد فنر 1.7103 با نام فولاد 67SiCr5 نیز در میان فولادها شناخته می ‌شود. از مشخصات این نوع فولاد فنر می ‌توان به مقاومت آن در برابر حرارت و سایش اشاره کرد.

فنر ساخته ‌شده با فولاد ابزار

فولاد ابزار فولاد فنری است که از آلیاژهای مولیبدن، کبالت و وانادیوم با درصدهای مشخص ساخته می ‌شود. این نوع فولاد مقاومت بالایی در برابر فشار و حرارت دارد.

کاربردهای فولاد فنر

از فولاد فنر به‌ صورت گسترده در انواع صنایع کوچک و بزرگ و برنامه ‌های تجاری استفاده می‌ شود. از جمله مهمترین کاربردهای آن می ‌توان به استفاده از فولاد فنر در ساخت خود فنرها، واشر، تیغه‌ اره، آنتن، خراشنده و سیستم تعلیق اتومبیل اشاره کرد. همچنین برای ساخت قطعات ماشین چمن ‌زنی، فنرهای سیم‌ پیچ خودرو و تجهیزات فرود هواپیماهای کوچک مورد استفاده قرار می ‌گیرد. ویژگی‌ های فولاد فنر به شکلی است که محصولات ساخته‌ شده از آن می‌ توانند دائماً دچار خمیدگی، فشردگی، کشیدگی یا پیچ ‌خوردگی شوند اما دوباره به حالت اول بازگردند. این ویژگی همان استحکام تسلیم است که در قسمت ‌های قبلی توضیح داده شد.

کاربردهای فولاد فنر

برای ساخت فنرهای تخت یا مارپیچی که بعد از ساخته ‌شدن تحت عملیات حرارتی قرار نمی‌ گیرند، فولادهای سخت کشیده (فولادهای فنر) یا نورد شده استفاده می ‌شود. از فولادهای دارای کرم و وانادیم، در ساخت فنرهای بزرگ اتومبیل و لکوموتیو نیز استفاده می‌ کنند. از فولادهای سیسیلیم دار نیز در ساخت فنرهایی که استحکام و مقاومت ضربه ‌ای زیاد دارند استفاده می ‌شود. این فولادها به ‌طور متوسط 0.4 درصد کربن، 0.75 درصد سیلسیم، 0.95 درصد منگنز با مس یا بدون مس دارند ولی مقدار سیسیلیم آن ‌ها ممکن است تا ۲ درصد نیز افزایش پیدا کند. از فولادهای فنر دارای منگنز برای ساخت فنرهای خودرو استفاده می‌ شود که دارای 1.25 درصد منگنزف 0.4 درصد کربن و یا 2 درصد منگنز و 0.45 درصد کربن ساخته می ‌شوند.

استحکام کششی این فولادها به‌ شرط انجام عملیات حرارتی تا ۱۴۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع نیز افزایش پیدا خواهد کرد. فولادهای سیسیلیم منگنزدار دارای استحکام کششی بالا تقریباً تا حدود ۱۸۵۰ نیوتن بر میلی‌ متر مربع هستند. به ‌عنوان ‌مثال نوعی از این فولاد که 15.64 درصد کرم، 4.38 درصد نیکل، 2.68 درصد مولیبدن، ۱ درصد منگنز، 0.32 درصد سیسیلیم، 0.12 درصد مس و 0.14 درصد کربن دارد، در ساخت محصولاتی که در آنها باید از فنرهایی با مقاومت زیاد نسبت به دمای بالا استفاده شود مانند موتورهای جت کاربرد دارد. نوع دیگری از فولاد فنر با 50 درصد کبالت، 20 درصد کربن کرم، 15 درصد ولفرام و 10 درصد نیکل و حداکثر 0.15 درصد کربن حتی در دمای 760 سانتی ‌گراد ویژگی‌ های خود را حفظ خواهند کرد.

شیوه تولید فولاد فنر

انواع فولادهای فنر از آلیاژهای کربن به مقدار متوسط تا زیاد تولید می‌ شوند. معمولاً میزان کربن آن‌ ها بین 0.5 تا 1 درصد متغیر است. سایر آلیاژها مانند منگنز و سیلیکون برحسب نوع کاربرد فولاد فنر اضافه می ‌شود. سیلیکون آلیاژی است که استحکام فنر را افزایش می ‌دهد. تمامی این مقاطع فولادی پس از ریختگی سخت شده و سپس سرد خواهند شد تا استحکام تسلیم آن‌ ها بهبود یابد. محصولات فولاد فنر معمولاً به ‌صورت سیم کشیده در می ‌آیند. از فولاد فنر معمولاً به‌ عنوان فولاد فنر آنیل شده یاد می ‌شود و به ‌عنوان فولادی که (استفاده عمومی) دارد در بازار شناخته می‌ شود.

معمولاً برای ساخت فنرهای کوچک نوعی فولاد به تولیدکنندگان داده می ‌شود که دیگر نیازی به عملیات حرارتی ندارند و همین موضوع تولید فنر را آسان می ‌کند. تنها عملیات حرارتی قابل ‌استفاده برای تولید این فنرها، آنیل کردن در دماهای پایین می ‌باشد که برای آزاد کردن کرنش در هنگام تغییر شکل فنر است. فولاد فنر به‌ صورت میله ‌هایی با مقطع گرد یا مسطح و همچنین سیم، ورق یا نوار در کارخانه ‌های فولادی تولید و بسته‌ بندی می ‌شوند. استفاده از ترکیبات مناسب در آلیاژ فولاد فنر، طراحی درست و انجام دقیق مراحل تولید باعث ایجاد عمر خستگی بیشتر، کاهش پیچیدگی و میزان تولید بالاتر می ‌شود. در بیشتر فنرها نیروی مقاومت نسبت به جابه‌جایی خطی است و به همین دلیل به آن ‌ها فنرهای خطی نیز گفته می ‌شود.

شایان‌ ذکر است در فولادهای مقاوم به حرارت از کرم، وانادیم و تنگستن استفاده می ‌شود؛ اما در فولادهای مقاوم در برابر خوردگی از کروم، نیکل و مولیبدن بیشتر استفاده می ‌کنند. استفاده از سیلیسیم در فولاد فنر خاصیت الاستیسیته و وجود کروم استحکام و مقاومت در مقابل خوردگی را بیشتر می ‌کند.

سخن آخر

فولادهای فنری از محصولات بسیار پرکاربرد فولاد هستند که بر اساس نوع ترکیب آلیاژها و یا به‌ طور کلی عناصر مورد استفاده در آن‌ ها به انواع مختلفی تقسیم می‌ شوند. مهمترین خواص این فولادها مقاومت در برابر نیروهای تنشی، الاستیسیته بالا و استحکام تسلیم بالا می‌ باشد. این ویژگی‌ های باعث می ‌شود فنرها بعد از تحمل بارهای شدید نیز مجدداً به حالت اولیه خود بازگردند.

0/5
0رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

پیشنهاد می کنیم مطالعه کنید

0

سوالات و نظرات کاربران

نمایش موافق ترین ها
    0

    سوالات و نظرات کاربران

    اختیاری

    اشتراک گذاری

    تماس 03135155000 03135156000 0