ترکیب شیمیایی فولاد فنر
انتخاب ترکیب شیمیایی مناسب، مهمترین گام در تولید فولاد فنر است. فولادهای فنر معمولاً در محدوده کربن متوسط تا پرکربن (بین 0.5 تا 1.25 درصد) قرار دارند. به جز کربن، عناصر دیگری نیز برای بهبود خواص مکانیکی و افزایش عمر مفید به آن اضافه میشوند: سیلیکون (Si): افزایش استحکام و خاصیت الاستیکی. منگنز (Mn): بهبود سختیپذیری و مقاومت به سایش. کروم (Cr): افزایش مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون. مولیبدن (Mo): بهبود مقاومت در برابر حرارت و جلوگیری از نرم شدن فولاد در دماهای بالا. وانادیم (V): ریزدانهکردن ساختار و افزایش مقاومت به خستگی. نیکل (Ni): افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه. این ترکیبها بسته به کاربرد نهایی فنر، متغیر هستند. برای مثال، فنرهایی که در محیطهای خورنده به کار میروند، نیاز به مقادیر بیشتری از کروم و نیکل دارند، در حالی که فنرهای مقاوم به حرارت به وانادیم و تنگستن بیشتری نیاز خواهند داشت.
مراحل اصلی فرآیند تولید فولاد فنر
۱. ذوب و ریختهگری ابتدا مواد اولیه شامل قراضه فولادی، فروآلیاژها و عناصر آلیاژی در کوره قوس الکتریکی یا کوره القایی ذوب میشوند. سپس فولاد مذاب در قالبهای شمش (Billet)، تختال (Slab) یا بلوم (Bloom) ریختهگری میشود. در این مرحله، کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و دمای فولاد اهمیت ویژهای دارد، زیرا کوچکترین تغییر میتواند بر ویژگیهای فنر تأثیر بگذارد. ۲. آمادهسازی برای نورد شمشها پس از انجماد، پوستهزدایی شده و برای نورد گرم پیشگرم میشوند. این مرحله معمولاً در دمایی حدود ۱۱۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتیگراد انجام میشود. ۳. نورد گرم در نورد گرم، فولاد به شکل مورد نظر (سیم، ورق، نوار یا میلگرد) در میآید. مزیت نورد گرم: شکلدهی آسان و کاهش تنشهای داخلی. معایب: دقت ابعادی کمتر نسبت به نورد سرد. ۴. نورد سرد (در صورت نیاز) برای ایجاد تلرانس دقیقتر و سطح صافتر، نورد سرد استفاده میشود. این مرحله باعث افزایش استحکام تسلیم نیز میشود. ۵. عملیات حرارتی عملیات حرارتی نقش اساسی در ایجاد خواص فنری دارد: سختکاری (Quenching): حرارتدهی تا دمای آستنیته و سپس سرد کردن سریع در روغن یا آب. تمپرینگ (Tempering): حرارتدهی مجدد در دمای پایینتر برای افزایش چقرمگی و کاهش شکنندگی. آنیلینگ (Annealing): کاهش سختی و افزایش انعطافپذیری قبل از شکلدهی نهایی. نرمالایزینگ (Normalizing): ایجاد ساختار یکنواخت و بهبود خواص مکانیکی. ۶. شکلدهی نهایی در این مرحله، فولاد به شکل سیم فنری، ورق فنری یا نوار آماده میشود. برای تولید فنر، معمولاً فولاد به صورت سیمپیچ در آمده و سپس عملیات حرارتی نهایی بر روی آن انجام میشود. ۷. پوششدهی و محافظت سطح برای جلوگیری از زنگزدگی، فولاد فنر میتواند پوششهایی مانند فسفاته، گالوانیزه یا روکش اپوکسی دریافت کند. ۸. کنترل کیفیت فنرهای تولید شده از نظر ابعاد، استحکام کششی، مقاومت به خستگی و کیفیت سطح بررسی میشوند تا محصول نهایی بدون نقص به بازار برسد.
