انواع فولاد فنر
انتخاب مواد برای استفاده در طراحی و ساخت فنرها به درک کششی و استحکام عملکرد فلزات آلیاژی مختلف متکی است . این مواد شامل فولادهای فنر با کربن بالا ، فولادهای فنر آلیاژی ، فولادهای فنر ضد زنگ ، آلیاژهای فنر مبتنی بر مس و آلیاژهای فنر مبتنی بر نیکل هستند. در پاراگرافهای زیر ، اطلاعاتی راجع به مواد تولید فنر ، خواص مکانیکی آنها ، کاربردهای معمولی و همچنین کاربردهایی برای جلوگیری از ارائه می دهیم . همراه استیل آرام باشید با کلیاتی از 5 نوع فولاد فنر و انواع مخلتف آن و کلیاتی اسز ساختار و ویژگیهای فولادهای فنری کربن بالا، آلیاژی ، استنلس استیل ، پایه مس و پایه نیکل که باید بدانید
1 . فولاد فنر با کربن بالا
- این فولادهای فنر معمولاً ارزانترین قیمت را دارند
- به راحتی کار می شوند و به راحتی در دسترس می باشند.
- با این حال ، آنها برای فضایی که در دماهای بالا یا پایین کار می کنند و یا برای شوک یا بارگذاری ضربه ، رضایت بخش نیستند.
فرم های تولید این نوع فولاد فنر
Music Wire ، ASTM A228 (0.80-0.95 درصد کربن):
- این ماده بیشترین استفاده از تمام فنرها برای فضاهای کوچک است که در دماهای تقریباً 250 درجه فارنهایت کار می کند.
- سفت و سخت است
- از مقاومت کششی بالایی برخوردار است
- در صورت تحت فشار قرار دادن این فولاد می تواند در برابر فشارهای زیاد مقاومت کند.
- این مواد به راحتی در فرم های گرد به قطر های مختلف از 0.005 تا 0.125 اینچ و در بعضی اندازه های بزرگتر تا 3 ⁄ 16 اینچ در دسترس است.
- ( با استحکام کششی بالا در بخش های مربع یا مستطیل در دسترس نیست)
- قوس این نوع فولاد فنر را می توان به راحتی آبکاری کرد
- و با کادمیوم از قبل آماده سازی شده آن برش داد
- اما معمولاً آبکاری بعد از این فولاد فنر برای به دست آوردن حد اکثر مقاومت در برابر خوردگی صورت میگیرد
Oil-Tempered MB Grade، ASTM A229 0.60-0.70 درصد کربن
این فولاد فنر عمومی معمولاً برای بسیاری از انواع فنرهای کویل استفاده می شود . این نوع فولاد فنر به راحتی در قطرهایی از 1212/0 تا 0/500 اینچ در دسترس است ، اما هر دو اندازه کوچکتر و بزرگتر نیز از این فنرها به دست می آیند . این ماده نباید در شرایط دمایی بالاتر از 350 درجه فارنهایت یا در دمای زیر صفر مورد استفاده قرار گیرد.
- مقطع مربع و مستطیل سیم در این فولاد فنر قابل دستیابی است.
- همچنین برای سخت شدن و خنک شدن پس از سیم پیچ ، می توان از جنس آنیل استفاده کرد.
- این ماده دارای مقیاس گرمایشی است که باید قبل از آبکاری برداشته شود.
Oil-Tempered HB Grade، SAE 1080 (0.75-0.85 درصد کربن):
این ماده مشابه درجه MB است به جز اینکه دارای کربن بالاتر و استحکام کششی بالاتری است.
- در اندازه های یکسان قابل دستیابی است
- و برای نیازهای دقیق تر از درجه MB استفاده می شود ،
- ( اما به راحتی در دسترس نیست و نحوه تولید آن سخت است به جای استفاده از این ماده ، ممکن است بهتر است از فولاد فنر آلیاژی استفاده شود ) به خصوص در صورت نیاز به خستگی طولانی یا خاصیت استقامت بالا.
- مقاطع گرد و مربع در شرایط با روغن یا آنیل شده قابل دستیابی است.
درجه سخت-کشیده MB درجه ، ASTM A227 (0.60-0.70 درصد کربن):
این درجه برای مصارف عمومی استفاده می شود که در آن هزینه مهمترین عامل است. اگرچه افزایش استفاده در سالهای اخیر منجر به بهبود کیفیت شده است ، بهتر است در جایی که عمر طولانی و دقت بارها و انحراف ها مهم است از این درجه استفاده نکنید.
- در قطرهایی از 0.031 تا 0.500 اینچ و در اندازه های کوچکتر و بزرگتر نیز موجود است.
- این مواد در مقاطع مربع اما با استحکام کششی در دسترس است.
- به راحتی آبکاری شده است.
- برنامه ها باید در محدوده دمای 0 تا 250 درجه فارنهایت محدود شوند.
فولادهای فنر کربن بالا Strip
دو نوع نوار استیل نازک و مسطح با کربن بالا به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد ، اگرچه چندین نوع دیگر برای برنامه های خاص در ساعت و فولاد ابزار خاصی قابل دستیابی است. این دو ترکیب برای بیش از 95 درصد از کل چنین برنامه هایی استفاده می شود
- مقاطع نازک از این مواد در زیر 0.015 اینچ با کربن بیش از 0.85 درصد و سختی بالای 47 در مقیاس راکول C مستعد ابتلا به هیدروژن است
- حتی اگر عملیات آبکاری و گرمایشی ویژه ای نیز انجام شود.
دو نوع به شرح زیر است:
1. فولاد فنر سرد ، SAE 1074 یا 1064 و 1070 (0.60 تا 0.80 درصد کربن)
این فولاد فنر بسیار محبوب در ضخامت های مختلف از 0.005 تا 0.062 اینچ و در برخی از بخش های نازک تر و ضخیم تر موجود است .
- مواد در حالت آماده سازی آنیل برای شکل گیری در دستگاههای 4 اسلایدی و پرسهای موجود می باشد
- و پس از شکل گیری به راحتی سخت می شود
- همچنین در شرایط گرمازدگی یا آبی رنگ موجود است.
- این فولاد در چند مرحله نهایی مانند رنگ آبی ، مشکی یا ساده قابل دستیابی است.
- سختی های مختلف از 42 تا 46 Rockwell C برای کاربردهای بهار توصیه می شود.
- موارد استفاده شامل گیره های فنری ، انواع فنرهای موتور وکمک فنرها میباشد
2. فولاد بهار با نورد سرد ، استیل با روکش آبی ، SAE 1095 (0.90 تا 1.05 درصد کربن):
این نوع محبوب باید به طور عمده در شرایط آبی پوشان استفاده شود . اگرچه در شرایط کوره ای قابل دستیابی است ، اما همیشه در طول عملیات حرارتی به طور صحیح سخت نمی شود زیرا این یک نوع سخت کننده “کم عمق” است.
- این ماده عمدتا در تایمر و سنسورها و فنرهای موتوری استفاده می شود.
- قسمتهای پایانی فنرهای ساخته شده از این فولاد برای انجام عملیات خمش یا سوراخ کردن آنیل هستند.
- سختی ها معمولاً از 47 تا 51 Rockwell C متغیر هستند.
مواد دیگر موجود در قالب نوار و برای چشمه های مسطح این فولاد فنر عبارتند از: برنج ، فسفر برنز ، بریلیم مس ، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای نیکل.
2. فولاد فنر آلیاژی
از این فولادهای بهار برای شرایط استرس زیاد و بارهای شوک یا ضربه استفاده می شود. آنها می توانند در مقابل درجه حرارت بالاتر و پایین درجه حرارت نسبت به فولادهای کربن بالا مقاومت کنند و در هر دو حالت آنیل شده یا از پیش آماده شده قابل دستیابی هستند.
فولاد فنر Chromium Vanadium، ASTM A231
از این فولاد بهاری بسیار محبوب در شرایطی استفاده می شود که دارای استرس بالاتر از استیل هایی است که برای آنها فولادهای بهار با کربن بالا توصیه می شود و همچنین در جایی که به مقاومت و استقامت لازم است استفاده می شود.
- خوب تحت فشار و بارگذاری ضربه رفتار می کند
- این مواد در قطر از 0.031 تا 0.500 اینچ و در اندازه های بزرگتر نیز موجود است.
- در بخش های مربع ، در اندازه کسری موجود است.
- هر دو نوع آنیل و پیش آجدار در بخش های گرد ، مربع و مستطیل در دسترس هستند.
- این محصول در چشمه های موتور موتور هواپیما و برای چشمه هایی که در دمای حداکثر 425 درجه فارنهایت کار می کنند ، استفاده می شود.
منگنز سیلیکون چیست ؟
این فولاد آلیاژی در انگلیس بسیار محبوب است. این ماده از فولاد کروم وانادیم ارزانتر است و در دو بخش مستطیل و مربع شکل در هر دو حالت آنیل و پیش از اندازه در اندازه های مختلف از 0.031 تا 0.500 اینچ در دسترس است. قبلاً برای کمک فنرها در اتومبیل ها استفاده می شد.
فولادهای فنری Chromium Silicon، ASTM A401
این آلیاژ فولاد فنر برای نقاط بسیار پر فشار استفاده می شود که به ماندگاری طولانی نیاز دارند و در معرض بارگذاری شوک هستند. نسبت به فولادهای دیگر فنری می توان از گرما تا سختی بالاتر استفاده کرد تا استحکام کششی بالایی حاصل شود.
- از محبوب ترین اندازه ها بین 0.031 تا 0.500 اینچ قطر است.
- از بندهای مربع ، مسطح یا مستطیل بسیار نادر استفاده می شود.
- سختی های مختلف از 50 تا 53 Rockwell C بسیار رایج است
- و آلیاژ ممکن است در دماهای حداکثر 475 درجه فارنهایت مورد استفاده قرار گیرد.
- این فولادهای فنری معمولاً مخصوص هر کار سفارش داده می شود
3. فولاد فنر استنلس استیل
استفاده از فولادهای فنری ضد زنگ افزایش یافته است و چندین ترکیب در دسترس است که همه آنها ممکن است برای دمای حداکثر 550 درجه فارنهایت مورد استفاده قرار گیرد.
- همه آنها مقاوم در برابر خوردگی های سحطی و حفره ای هستند.
- مقاومت در برابر هر گونه اکسیداسیون این فولاد فنر بسیار عالی میباشد
- مقاومت در برابر هر گونه ضربه و فشار در استنلس استیل بسیار بالا میباشد
- فقط از ترکیبات 18-8 ضد زنگ باید در دمای زیر صفر استفاده شود.
- همچنین با وجود عنصر کروم در استنلس استیل مقاومت مغزی این آلیاژ برای فولاد فنر یک امتیاز مثبت بشمار میرود .
همه چیز درباره استنلس استیل
استنلس استیل 302 ، ASTM A313 (18 درصد کروم ، 8 درصد نیکل):
این فولاد ضد زنگ فنری بسیار محبوب است زیرا :
- دارای بالاترین مقاومت کششی و خواص کاملاً یکنواخت است.
- برای به دست آوردن خواص مکانیکی خود سرد است
- و با استفاده از عملیات حرارتی سخت نمی شود.
- این ماده غیر مغناطیسی است و فقط وقتی کاملاً آنیل شود غیر مغناطیس میشود
- ( به دلیل سردی انجام شده برای تولید خواص فنری ، کمی مغناطیسی میشود )
- برای استفاده در دمای حداکثر 550 درجه فارنهایت و برای دمای زیر صفر مناسب است.
- بسیار مقاوم در برابر خوردگی است
خواص مکانیکی فولاد فنر استنلس استیل
این مواد از نظر مکانیکی مطلوب خود را در قطر از 0.005 تا 0.1875 اینچ به نمایش می گذارند ، اگرچه برخی قطرهای بزرگتر نیز در دسترس هستند. همچنین به عنوان نوار مسطح سخت نورد در دسترس است. مقطع مربع و مستطیل موجود است اما بندرت مورد استفاده قرار می گیرد.
استنلس استیل 304 ، ASTM A313 (18 درصد کروم ، 8 درصد نیکل)
این ماده کاملاً شبیه به نوع 302 است ، اما دارای خواص خمشی بهتری و حدود 5 درصد مقاومت کششی کمتر است.
به دلیل کمی کربن کم تر رسم آن ساده تر است.
استنلس استیل 316 ، ASTM A313 (18 درصد کروم ، 12 درصد نیکل ، 2 درصد مولیبدن)
این نوع فولاد فنر استنلس استیل کاملاً شبیه به نوع 302 است اما به دلیل دارا بودن نیکل بالاتر ، بسیار مقاوم در برابر خوردگی است. استحکام کششی آن 10 تا 15 درصد کمتر از تیپ 302 است. برای فنرهای هواپیما استفاده می شود.
جنس استنلس استیل نوع 17-7 PH ASTM A313 (17 درصد کروم ، 7 درصد نیکل):
این آلیاژ فولاد فنر که حاوی مقادیر کمی آلومینیوم و تیتانیوم نیز هست ، در یک وضعیت نسبتاً سخت تشکیل می شود و سپس بارش در دمای نسبتاً کم برای چند ساعت سخت می شود. استحکام کششی تقریبا قابل مقایسه با سیم موسیقی است. این ماده به راحتی در همه ابعاد در دسترس نیست و به دلیل هزینه بالای ساخت آن کاربردهای محدودی دارد.
ضد زنگ Type 414، SAE 51414 (12 درصد كروم ، 2 درصد نیكل):
این آلیاژ دارای استحكام كششی در حدود 15 درصد كمتر از تیپ 302 است و با استفاده از عملیات حرارتی سخت می شود.
- برای بهترین مقاومت در برابر خوردگی باید بسیار جلا یا تمیز نگه داشته شود.
- این می تواند به سختی به قطر تا 1875/0 اینچ کشیده شود
- و معمولاً در نوارهای سرد و صاف استفاده می شود.
- این ماده برای استفاده در دماهای پایین رضایت بخش نیست.
استیل نوع 420 ، SAE 51420 (13 درصد کروم):
این بهترین فولاد ضد زنگ برای استفاده در قطرهای بزرگتر از 0.1875 اینچ است و اغلب در اندازه های کوچکتر مورد استفاده قرار می گیرد.
- در حالت آنیل شکل می گیرد
- سپس سخت شده و فرو می رود.
- این خاصیت ضد زنگ خود را تا زمان سخت شدن آن به نمایش نمی گذارد.
- سطوح روشن و تمیز بهترین مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند
- بنابراین مقیاس عملیات حرارتی باید برداشته شود.
- روش های سخت شدن روشن ترجیح داده می شود.
آلیاژ ضدزنگ نوع 431 ، SAE 51431 (16 درصد کروم ، 2 درصد نیکل):
این آلیاژ فولاد فنر خواص کششی بالایی (تقریباً مشابه سیم موسیقی) را با ترکیبی از عملیات حرارتی برای سخت شدن سیم به همراه طراحی سرد بعد از عملیات حرارتی بدست می آورد . مقاومت در برابر خوردگی آن برابر با نوع 302 نیست.
