فولاد فنر چیست؟ این فولادها گروهی از فولادهای آلیاژی هستند که عناصر مختلفی از جمله سيليسيم، منگنز، کروم، واناديم و موليبدن با مقادیر و درصدهای مختلف و مناسبی در آن به کار رفته‌اند. این آلیاژ دارای پایداری در کشش است و این ویژگی در فولاد فنر از اهمیت بالایی برخوردار است. انواع فولاد فنر از نظر آلیاژی وجود دارد که هرکدام کاربرد خود را دارند.
باید ذکر شود فولادهای فنر به‌دليل خاصيت ارتجاعي ناشي از اثر سرد كردن در روغن يا آب و پس از بازگشت، براي ساخت هرگونه قطعه فنري مناسب هستند. همچنین فولادهای فنر به دلیل خاصیت الاستیسیته و ارتجاعی که از خود نشان می‌دهند، در بارگذاری های کنترل شده تغییر شکل دائمی نمی‌دهند و به حالت اولیه خود بازمی‌گردند.
وجود عنصر سیلیسیوم در فولاد فنر باعث ایجاد خاصیت الاستیسیته مطلوب و همچنین وجود عنصر کروم در فولاد فنر، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهد.
مطالعه مقاله انواع فولادهای آلیاژی در کنار این مقاله، دید گسترده تری درباره انواع فولادهای آلیاژی به شما می‌دهد.
خواص فولاد فنر چیست؟
- استحكام مكانيكي بالا به ويژه حد الاستيك
- مقاومت بالا در مقابل خستگي
- مدول الاستيك مناسب
- مقاومت بالا در مقابل خوردگي
کاربردهای فولاد فنر چیست؟
فولادهای فنر به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند کاربردهای متنوعی دارند، از جمله آنها به صورت زیر است:
- آنتن‌ها
- سیم گیتار (سیم موسیقی)
- فنرها
- سیم‌پیچ
- گیره‌های فنری
- معمولاً در ساخت شمشیرهای فلزی برای جنگ به به دلیل مقاومت در برابر خم شدن، استفاده می‌شود.
- برای ساخت چاقوها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- واشر
- تیغه اره
- سیستم تعلیق اتومبیل
- آنتن
معایب فولاد فنر چیست؟
فولادهای فنر دارای معایب مختلفی هستند که از جمله‌ی این معایب می‌توان به قابلیت بسیار پایین جوش‌کاری و همچنین احتمال بالای ترک خوردگی آن اشاره کرد.
عملیات سخت‌کاری و تمپرینگ فولاد فنر چیست؟
اکثر فولادهای فنر با عملیات حرارتی فولادهای کربن متوسط تا زیاد و فولادهای آلیاژی تولید میگردند. برای تسهیل این فرآیند حداقل درصد کربن مورد نیاز است و از آنجایی که فولادهای با 0.25 درصد کربن به عملیات حرارتی پاسخ می‌دهند، در نتیجه فولادهای فنر معمولاً دارای حدود 0.50٪ تا 1.25٪ کربن هستند.
شایان ذکر است که عناصر اضافی از جمله سیلیکون، منگنز و کروم نیز در عملیات حرارتی فولادهای فنر تأثیر گذارند. از آنجایی که سخت شدن فولاد با گرم کردن و کوئنچ کردن آن حاصل می‌شود، این فرآیند ترد و شکننده شدن فولاد فنر را به دنبال دارد. در نتیجه، از عملیات حرارتی مهم در این فولادها انجام عملیات تمپرینگ بعد از کوئنچ کردن است که باعث آزاد شدن تنش‌ها و دستیابی به استحکام کششی مطلوب‌تر می‌گردد.
دسته‌بندی فولادهای فنر
از پرکاربردترین فولاهای فنر می‌توان به به فولاد فنر 1.7176، فولاد فنر 1.8159 و فولاد فنر CK75 اشاره کرد. از لحاظ ترکیب شیمیایی فولادهای فنر به دسته‌های متفاوت تقسیم می‌شوند که از انواع آنها می‌توان به نوع پرکربن، کم کربن، کروم-سیلیکون، کروم-وانادیم و زنگ نزن اشاره کرد. در این قسمت دسته‌بندی این فولادها شرح داده شده‌است.
فولادهاي فنر آلياژي
فولادهایی كه درصد عناصر آلياژي در تركيب آنها، قابل‌توجه بوده و نقش اصلي در تعيين خواص مكانيكي آنها را، نقش عناصر آلياژي ايفا مي‌كنند. باید ذکر شود که فولادهاي فنر در 9 گريد دسته‌بندي مي‌شوند.
فولادهاي فنر كربني
به فولادهایی گفته مي‌شود كه كربن، اصلي‌ترين عنصر آلياژي آن است و عناصري نظير منگنز، سيليسيم و آلومينيم در آن وجود دارند.
فولاد فنر زنگ نزن
این نوع از فولادهای فنر در کاربردهایی که نیاز به مقاومت به خوردگی و تحمل دمای بالاتر از ۲۸۰ درجه سانتیگراد است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فولادها بر اساس نوع آلیاژی که از آنها ساخته شده اند، رفتارهای متفاوتی بروز می‌دهند. برای دانستن بیشتر درباره تاثیر عناصر مختلف بر رفتار فولاد، این مقاله را از دست ندهید.
انواع فولاد فنر موجود در بازار
فولادهای فنری از تنوع مختلفی برخوردار است، که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
فولاد فنر ck75 چیست؟
فولاد فنر ck75 یکی از انواع فولاد فن است که برای تولید فنر با دقت ابعادی و کیفیت سطح بالا به کار می رود. فولاد فنر CK75 یا Spring Steel از عناصر سلیسیم، منگنز، کروم، وانادیم و مولبیدن تشکیل شده‌است. با توجه به ترکیب شیمیایی و مقدار کربنشان تنش تسلیم بالایی دارند و هر چه میزان تنش تسلیم بالا باشد، قابلیت ماده برای تغییر شکل الاستیک بیشتر خواهد شد. از جمله کاربردهای این نوع فولاد می‌توان موارد زیر را در نظر گرفت:
- قطعات مهندسی مکانیک
- قطعات موتورها-پیچ ها
- شفت‌ها
- محور‌ها
- بازوی اکسل‌ها
- قطعات فرمان
- قطعات دنده‌ها کردن پین
- میل لنگ‌ها اجزای فرران
- چرخ دنده‌ها
- پیسوله‌ها
- رینگ‌ها
- متصل‌ها
- میل لنگ
- مهره‌ها
- چرخ‌های محرک
- میل محور
فولاد فنر ck67 چیست؟
فولاد فنر ck67 دارای استحکام کششی و خاصیت ضد سایش مناسبی بوده و از آنها در نوارهای فولادی نورد سرد شده برای فنرهای با دقت ابعادی بالا و سطوح با کیفیت بالا استفاده می‌گردد.
فولاد فنر ۱،۵۰۲۸ :
از جمله انواع فولاد فنر پرکاربرد، می‌توان به ۱،۵۰۲۸ اشاره کرد که دارای اهمیت بالا وهمچنین پرکاربرد است عنصرکربن به میزان ۰،۶۵درصد عنصر سیلیسیوم ۱،۶۵ درصد به بالا عنصر منگنز ۰،۸۵ درصد به بالا و عنصر به آهن اضافه می‌شوند. از جمله کاربردهای این نوع فولاد برای ساخت فنرهای مارپیچ, تخت و استوانه ای در صنایع خودرو سازی, ساختمان تریلر‌ها و همچنین فنرهای واگن لوکوموتیو است. همچنیم دمای پیش گرم این فولادها ۱۵۰ الی ۲۰۰ درجه سانتیگراد است.
فولاد فنر 70cr2
این فولاد در صنعت مس(خورد کن)، ساچمه‌های یاتاقان‌ها و بلبرینگ‌ها و… کاربرد دارد.
فولاد فنر 1.7103
از کاربردهای فولاد فنر 7103 می توان به استفاده از آنها در فنرهای چند لایه ای، ماپیچ، تخت و میله ای تحت پیچش اشاره کرد.
فولاد فنر ۱،۷۱۰۸
از ویژگی‌های این فولادها می‌توان به تنش پذیری عالی, شکل پذیری خیلی خوب, خاصیت الاستیسیته مطلوب, مقاوم در برابر خوردگی و سایش اشاره کرد. همچنین این نوع فولادها در ساخت فنرهای مارپیچ و تخت تحت تنش‌های بالا در صنایع خودرو سازی و رینگ‌های فنری و فنرهای میله‌ای تحت پیچش کاربرد دارند. دمای پیش گرم آنها بین۱۵۰ الی ۲۰۰ درجه‌سانتی‌گراد است.
فولاد فنر 1.7117 چیست؟
این فولاد در کاربردهایی چون فنرهای اتومبیل، ماردون و… استفاده می شود.
فولاد فنر 1.7701
این فولاد در صنعت خودرو – قطعات و ماشین آلات و موتورها و فنرهای چرخشی مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد فنر 1.7176
خصوصیات فولاد 7176 را می توان تنش پذیری خیلی خوب، خاصیت شکل پذیری خوب, خاصیت الاستیسیته خوب, مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش نام برد. در این نوع فولاد عنصرکربن به میزان ۰،۵۶ درصد عنصر سیلیسیوم ۰،۳۸ درصد به بالا عنصر منگنز ۰،۸۵ درصد به بالا و عنصر کروم ۰،۸۵ درصد به آهن اضافه می‌شوند.
کاربردهای این فولاد عبارت‌اند از: ساخت فنرهای لایه‌ای تخت, فنرهای پیچشی و فنرهای استوانه‌ای برای صنایع خودرو سازی و دمای پیش گرم آن بین۱۵۰ الی ۲۰۰ درجه سانتیگراد است.
فولاد فنر مدل ۱،۸۱۵۹
از جمله انواع فولاد فنر پرکاربرد، می‌توان به ۱٫۸۱۵۹ اشاره کرد که دارای اهمیت بالا و همچنین پرکاربرد است که عنصر کربن به میزان ۰،۵۱درصد عنصرسیلیسیوم ۰،۴۰ درصد به بالا عنصر منگنز ۰،۹۰ درصد به بالا و عنصر کروم ۱،۰۵ درصد و به آهن اضافه می‌شوند. باید ذکر شود این فولاد را با نام فولاد 451CrV نیز شناخته می‌شود. از ویژگی‌های این فولادها می‌توان به تنش پذیری و شکل پذیری عالی, مقاومت در برابر خوردگی, مقاوم در برابر سایش و خاصیت الاستیسیته خوب اشاره نمود. باید ذکر شود کاربردهای این فولاد در صنعت عبارت‌اند از: ساخت فنرهای تحت بارگذاری بالا در صنعت خودرو, رینگ‌های فنری و فنرهای میله‌ای تحت پیچش.
فولاد فنر 1.8161
فولاد فنر 8161 در قطعات نیرو محرکه، چرخ دنده‌ها و اجزای مقاوم در برابر سایش کاربرد دارند.
نحوه تولید فولاد فنر چیست؟
فولادهای فنر از آلیاژهای کربن به مقدار متوسط تا زیاد تولید میگردند و معمولاً میزان کربن آن ها بین 0.5 تا 1 درصد است. عناصر دیگری مانند منگنز و سیلیکون نیز برحسب نوع کاربرد فولاد فنر اضافه می‌شود.کلیه 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 می‌‌آیند. باید ذکر شود فولاد فنر به عنوان فولاد فنر آنیل شده یاد شناخته می‌شود.
اشکال در دسترس فولاد فنر
فولادهای فنر به صورت میله‌‌هایی با مقطع گرد یا مسطح و همچنین سیم، ورق یا نوار در کارخانه های فولادی تولید و بسته بندی میگردند. شایان ذکر است که استفاده از ترکیبات مناسب در آلیاژ فولاد فنر، طراحی درست و انجام دقیق مراحل تولید عمر خستگی بیشتر، کاهش پیچیدگی و میزان تولید بالاتر را به دنبال دارد.
