انواع فولاد فنر

اولین اصطلاحی که برای آشنا شدن با این آلیاژ ها باید بدانیم استحکام تسلیم است، اصطلاح استحکام تسلیم به توانایی یک ماده برای تحمل خمش یا پیچش قابل توجه و بازگشت به شکل اولیه خود بدون تغییر شکل اشاره دارد. آلیاژ های فولاد فنر دارای ویژگی منحصر به فردی هستند که می توانند در برابر نیرو های پیچشی یا خمشی قابل توجه بدون هیچ گونه اعوجاج مقاومت کنند. محصولات ساخته شده از این آلیاژ های فولادی را می توان به طور مداوم خم کرد، فشرده کرد یا پیچ داد و بدون تغییر شکل یا به اصطلاح دفرمه شدن به حالت اولیه خود بر می گردد.

آلیاژ های فولادی متداول ترین مواد فنری هستند. محبوب ترین آلیاژ ها عبارتند از کربن بالا (مانند سیم موسیقی که برای سیم های گیتار استفاده می شود)، فولاد سیلیسیم کروم دار، فولاد کروم وانادیوم دار و فولاد های ضد زنگ.

اصطلاح استحکام تسلیم به توانایی یک ماده برای تحمل خمش یا پیچش قابل توجه و بازگشت به شکل اولیه خود بدون تغییر شکل اشاره دارد. آلیاژهای استوک فولاد فنری معمولاً شامل سیلیسیوم در ترکیب خود هستند و پس از ریخته گری برای بهبود استحکام تسلیم سخت شده و نورد سرد می شوند. محصولات فولادی فنری عموماً یا به صورت سیم به صورت سرد کشیده می شوند و یا از محصول تخت پانچ می شوند. کاربرد های معمولی عبارتند از تیغه اره، نوار های اندازه ­گیری، فنر های مارپیچ و ابزار تعلیق خودرو.

آلیاژ های فولادی فنری دارای ویژگی منحصر به فردی هستند که می توانند در برابر نیرو های پیچشی یا خمشی قابل توجه بدون هیچ گونه اعوجاج مقاومت کنند. محصولات ساخته شده از این آلیاژ های فولادی را می توان به طور مداوم خم، فشرده کرد و یا پیچ داد و بدون تغییر شکل به شکل اولیه خود برمی گردد. سایر افزودنی‌ های آلیاژی معمولاً شامل منگنز و سیلیسیم است که سیلسیم جزء اصلی در بالابردن استحکام است.

طیف وسیعی از مواد برای ساخت فنر های فلزی موجود است که عبارتند از

فولاد های کربنی

فولاد های آلیاژی

فولاد های مقاوم در برابر خوردگی

فسفر برنز

برنج فنر

مس بریلیم

فولاد های آلیاژی نیکل دار

فولاد های آلیاژی تیتانیوم دار

این فولاد به دلیل استحکام بالا در کاربرد های رینگ ­های نگهدارنده شناخته شده است. از آنجایی که فولاد فنر کربنی در معرض خوردگی است، گیره روتور همه این حلقه ها را با یک پوشش محافظ برای اطمینان از مقاومت در برابر خوردگی پوشانده می شود. برای محافظت طولانی مدت در برابر خوردگی، باید روکش روی یا روکش غیر فلزی بر روی فولاد اعمال شود.

خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد های  فنر

استحکام این آلیاژ ها بر اساس استاندارد پس از عملیات حرارتی بسیار بالا میرود که این باعث می شود در نیرو وتنش های کششی قطعه دفرمه نشود که دقیقا خواصی که از فنر انتظار میرود را از خودشان نشان می دهند.

گرید های کربنی ساده فنر

این گرید های معمولا کربن و منگنز در ساختار خود دارند وآلیاژی محسوب نمی شوند به دلیل کربن بالا استحکام تسلیم بالایی می پذیرند به همین دلیل دیر دفرمه می شوند و خاصیت فنری از خود نشان می دهند دو گرید معروف و معمول این فولاد ها در جدول زیر آورده شده است.

گرید های سیلیسیم دار فنر

این گرید ها به دلیل سیلیسیم بعد از عملیات حرارتی ضربه پذیری بیشتری نسبت به باقی فنرها دارند.

گرید های کروم دار فنر

این گرید ها به دلیل وجود کروم ضد سایشی خوبی ازخود نشان می دهند ولی مقاومت به ضربه آنها نسبتا کم می باشد.

گرید های کروم وانادیوم دار

معمولا به دلیل آلیاژی تر بودن از باقی فنر ها گرید های با کیفیتی از فنر محسوب می شوند استحکام پذیری خوبی دارند و ضربه پذیری آنها نه به اندازه گرید ها سیلیسیم دار ولی نسبتا خوب و از گرید های کروم دار بالاتر است.

سایر گرید های مولیبدن و نیکل دار

این گرید ها به واسطه عناصر آلیاژی خواص مطلوبی از خودشان نشان می دهند برای مثال گرید های مولیبدن دار برای کابرد در دمای بالا و پوسته پوسته نشدن و گرید های نیکل دار چقرمگی بیشتری از خود نشان می دهند بعضی از این گرید ها در جدول زیر آورده شده است.

سختی پذیری فولاد های فنر

طبق استاندارد بسته به گرید درصورتی که ساختار 80 درصد مارتنزیتی شود ا ز44 تا 54 راکول  (HRC) سختی می پذیرد و در صورتی که ساختار 90 درصد مارتنزیتی شود بسته به گرید ا ز48 تا 57 راکول (HRC) سختی می پذیرد.

گریدهای استنلس استیل فنری

گرید های مرسوم و معمول در بازار 304 و 301 هستند معمولا در ضخامت های پایین ارائه می شوند احتمالا به واسطه نورد های شدید سختی این محصولات بالاتر از محصولات های استنلس خام در بازار میباشد.

فنرها تقریباً در هر صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. فولاد ضد زنگ به دلیل دوام، مقاومت در برابر زنگ زدگی و استحکام تسلیم بالا یکی از رایج ترین مواد فنری است.

فنر های کششی فولادی ضد زنگ در حالت سکون و مارپیچ محکم قرار دارند. آنها بیشترین انرژی مکانیکی را در صورت کشیده شده اعمال می کنند.فنر های فشاری از جنس استنلس استیل که برعکس فنر های باز کار می کنند، بیشترین انرژی ذخیره شده را در هنگام فشرده شدن دارند و در حالت استراحت کامل هستند.فنر های پیچشی از جنس استنلس استیل نیز به طور محکم پیچیده می شوند، اما برخلاف فنر های کششی، نیروی آنها با پیچش یا گشتاور ایجاد می شود.

روش تولید فنر

ابتدا مقداری گرم می شوند، فولاد از طریق یک سری قالب‌ ها کشیده می‌شود که به تدریج اندازه آن کاهش می ‌یابد تا به قطر مورد نظر برای تولید فنر برسد.

نتیجه گیری

فولاد های فنری گروه جداگانه ای از فولاد های آلیاژی ساختمانی هستند. آنها با حد الاستیسیته بالا، مقاومت در برابر خستگی، که در آن بازگشت قطعه به شکل اولیه پس از فشرده سازی امکان پذیر می باشد، مقاومت در برابر تنش زدایی، استحکام تسلیم بالا، میرایی و جذب ضربه، و در کاربردهای خاص بسته به ترکیب شیمیایی مشخص می شوند. از گرید های انتخاب شده، همچنین مقاومت در برابر خوردگی (به عنوان مثال فولادهای X10CrNi18-8 و 1H18N9) برای تولید فنر ها، واشر های فنری استفاده می شود، خواص ارتجاعی عالی، چقرمگی شکست (در صورت ازدیاد نیرو عنصر تغییر شکل می یابد، ترک نمی خورد).

مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک محصولات نهایی (خستگی)، زمان نسبتاً طولانی و امکان شکل گیری اشکال مناسب برای فنر ها و عناصر فنری به دلیل پلاستیسیته بالای مواد این گروه. به منظور افزایش طول عمر قطعه حتی در شرایط خستگی سطح فنرها باید به درستی تراش خورده، صاف، بدون بریدگی، خط و خش و ناهمواری باشد. عملیات حرارتی فولاد فنری شامل آستنیته شدن محصول در محدوده دمایی 800-870 درجه سانتیگراد، سخت شدن در آب (حدود 30-40 درجه سانتیگراد) یا روغن (حدود 50-70 درجه سانتیگراد) و تمپر کردن در دمای 300-520 درجه سانتیگراد بسته به گرید فولاد در نتیجه این عملیات حرارتی، عنصر فنری دارای ساختار مارتنزیت تمپر شده خواهد بود.

پیشنهاد مطالعه:

در صورتی که مقاله فولاد فنر چیست را مطالعه کرده باشید، ما به طور کامل به تعریف این نوع فولاد پرداختیم و در این مقاله تلاش نمودیم در رابطه با انواع فولاد فنر صحبت نماییم. پس از مطالعه این دو مقاله پیشنهاد می شود از مطالب مقاله کاربرد فولاد فنر، جهت کسب اطلاعات بیشتر استفاده نمایید.