فولاد سردکار چیست؟
فولاد سردکار یا Cold Work Tool Steel گروهی از فولادهای ابزار است که برای ساخت قالبها و ابزارهای فعال در دماهای نسبتاً پایین استفاده میشود. این فولادها معمولاً از کربن و عناصر آلیاژی مانند کروم، منگنز، مولیبدن، تنگستن و وانادیوم تشکیل شدهاند و پس از عملیات حرارتی میتوانند به سختی، مقاومت سایشی و استحکام فشاری مناسبی دست پیدا کنند.
فولاد سردکار، بیشتر در ابزارهایی به کار میروند که دمای سطح آنها هنگام کار معمولاً از حدود ۲۰۰ درجه سانتیگراد بیشتر نمیشود. قالبهای برش، سنبهها، تیغههای صنعتی و ابزارهای شکلدهی سرد از مهمترین موارد مصرف این گروه از فولادها هستند.
ویژگی های فولاد سردکار
خواص فولاد سردکار با توجه به گرید، ترکیب شیمیایی و روش عملیات حرارتی متفاوت است. مهمترین ویژگیهای این فولادها عبارتاند از:
- مقاومت مناسب در برابر سایش
- سختی و استحکام فشاری بالا
- پایداری ابعادی مناسب پس از عملیات حرارتی
- قابلیت ماشینکاری در وضعیت آنیل
- امکان تنظیم چقرمگی و سختی متناسب با کاربرد
- مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک تحت فشار
تمام گریدهای سردکار بهطور همزمان بیشترین سختی، چقرمگی و مقاومت سایشی را ندارند. معمولاً با افزایش مقاومت سایشی، احتمال کاهش چقرمگی و افزایش حساسیت به لبپریدگی وجود دارد. به همین دلیل، انتخاب فولاد فقط بر اساس بالاترین سختی انجام نمیشود.
برای مثال، قالبی که تحت ضربههای متوالی قرار میگیرد به چقرمگی مناسبی نیاز دارد؛ درحالیکه برای ابزاری که در تماس سایشی مداوم است، مقاومت سایشی اهمیت بیشتری خواهد داشت. منابع تخصصی نیز افزایش مقاومت سایشی در گریدهای متداول را بهطور کلی در مسیر O1، A2 و D2 نشان میدهند، درحالیکه رفتار آنها در برابر ترک و لبپریدگی یکسان نیست.
| جدول گریدهای پرکاربرد فولاد سردکار | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| گرید آمریکایی | شماره متریال | نماد اروپایی متداول | گروه | ویژگی شاخص | کاربردهای متداول |
| O1 | 1.2510 | 100MnCrW4 | روغنسخت | ماشینکاری مناسب و تعادل سختی و چقرمگی | ابزارهای اندازهگیری، قالب برش، سنبه و تیغه |
| O2 | 1.2842 | 90MnCrV8 | روغنسخت | سختیپذیری و مقاومت سایشی مناسب | تیغه، قالب، پانچ و ابزارهای برش سرد |
| A2 | 1.2363 | X100CrMoV5 | هواسخت | تعادل مناسب میان سایش، چقرمگی و پایداری ابعادی | قالب برش، پانچ، تیغه و ابزارهای شکلدهی |
| D2 | 1.2379 | X153CrMoV12 | پرکربن و پرکروم | مقاومت سایشی و استحکام فشاری بالا | قالبهای برش، تیغه صنعتی، رول و ابزار تولید انبوه |
| D3 | 1.2080 | X210Cr12 | پرکربن و پرکروم | حجم زیاد کاربید و مقاومت سایشی بالا | ابزارهای برش، قالبها و قطعات مقاوم به سایش |
انواع فولاد سردکار
فولادهای ابزار سردکار متداول را میتوان بر اساس ترکیب شیمیایی و محیط سختکاری در سه گروه اصلی طبقهبندی کرد.
فولادهای سختشونده در هوا؛ سری A
گریدهای سری A هنگام سختکاری در هوا سرد میشوند. سرعت سردشدن ملایمتر باعث میشود خطر تغییر ابعاد و ترک ناشی از کوئنچ در آنها نسبت به فولادهای روغنسخت کمتر باشد.
فولاد A2 از معروفترین اعضای این گروه است و تعادل مناسبی میان سختیپذیری، مقاومت سایشی و چقرمگی ایجاد میکند. این گرید برای قالبهای برش، سنبه، تیغه و ابزارهای شکلدهی با تیراژ متوسط مناسب است.
فولادهای پرکربن و پرکروم؛ سری D
فولادهای سری D دارای مقدار زیادی کربن و کروم هستند. تشکیل کاربیدهای سخت در ساختار این فولادها باعث افزایش مقاومت سایشی و استحکام فشاری آنها میشود.
گریدهای D2 و D3 از شناختهشدهترین فولادهای این گروه هستند. این فولادها در ابزارهایی استفاده میشوند که مقاومت سایشی اهمیت زیادی دارد؛ اما چقرمگی آنها معمولاً از گریدهایی مانند A2 کمتر است.
فولادهای سختشونده در روغن؛ سری O
گریدهای سری O معمولاً پس از آستنیتهشدن در روغن کوئنچ میشوند. این فولادها برای بسیاری از ابزارهای عمومی، ترکیب مناسبی از سختی، ماشینکاری و مقاومت سایشی فراهم میکنند.
O1 و O2 از پرکاربردترین گریدهای این گروه هستند. در مقایسه با گریدهای هواسخت، کنترل تغییرات ابعادی و شرایط کوئنچ در فولادهای روغنسخت اهمیت بیشتری دارد.
معروف ترین و پرکاربردترین فولادهای سردکار
فولاد O1 یک گرید عمومی روغنسخت است که ماشینکاری مناسب و ترکیب مطلوبی از سختی سطحی و چقرمگی ارائه میدهد. این فولاد بیشتر برای ابزارهای کوتاهتیراژ و قطعاتی استفاده میشود که به پیچیدگی زیاد در عملیات حرارتی نیاز ندارند.
فولاد O2 به دلیل سختیپذیری مناسب، در تولید پانچ، قالب، تیغه صنعتی و ابزارهای شکلدهی سرد کاربرد دارد. این گرید با شماره متریال 1.2842 و نماد 90MnCrV8 شناخته میشود.
فولاد A2 در هوا سخت میشود و نسبت به گریدهای روغنسخت، پایداری ابعادی بهتری هنگام عملیات حرارتی دارد. این فولاد میان مقاومت سایشی، استحکام فشاری و مقاومت در برابر ترک تعادل مناسبی ایجاد میکند.
فولاد D2 یکی از پرکاربردترین گریدهای پرکربن و پرکروم است. مقاومت سایشی بالا، استحکام فشاری مناسب و پایداری ابعادی، آن را برای ساخت قالبهای برش، تیغههای صنعتی، پانچ و ابزارهای شکلدهی سرد مناسب کرده است.
فولاد D3 نیز مقاومت سایشی بالایی دارد، اما به دلیل چقرمگی محدودتر باید در ابزارهایی استفاده شود که بار ضربهای شدید ندارند.
کاربردهای فولاد سردکار
فولادهای سردکار در صنایع قالبسازی، ابزارسازی، خودروسازی، فلزکاری و تولید تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. مهمترین کاربردهای آنها عبارتاند از:
صنایع قالبسازی
- قالبهای برش و پانچ
- سنبه و ماتریس
- قالبهای کشش عمیق
- قالبهای خمکاری و شکلدهی سرد
- قالبهای اکستروژن سرد
- ابزارهای سکهزنی و برجستهکاری
ابزارهای برشی
- تیغههای صنعتی
- قیچیهای برش ورق
- تیغههای دستگاههای بستهبندی
- ابزارهای برش کمسرعت
- قالبهای رزوه و تولید پیچ
صنعت خودروسازی
- قالبهای برش ورق
- قالبهای تولید قطعات بدنه
- ابزارهای پانچ و فاینبلنکینگ
- قالبهای کشش و شکلدهی قطعات فلزی
صنایع فلزکاری
- رولهای شکلدهی
- قالبهای نورد سرد
- گیجها و ابزارهای اندازهگیری
- فیکسچرها و ابزارهای دقیق
- قطعات ماشینآلات در معرض سایش
برای ابزارهای برادهبرداری با سرعت بالا، استفاده از فولادهای تندبر یا کاربیدها معمولاً مناسبتر است و نباید تمام متهها و ابزارهای تراشکاری را از کاربردهای عمومی فولاد سردکار دانست.
مزایای فولاد سردکار
مهمترین مزایای این فولادها شامل موارد زیر است:
- افزایش عمر ابزار در برابر سایش
- دستیابی به سختی بالا پس از عملیات حرارتی
- مقاومت مناسب در برابر فشار و تغییر شکل
- امکان انتخاب گرید متناسب با بار ضربهای یا سایشی
- پایداری ابعادی مناسب در گریدهای هواسخت
- قابلیت ماشینکاری در شرایط آنیلشده
- تنوع گرید برای کاربردهای کوتاهتیراژ و تولید انبوه
البته میزان هر ویژگی در گریدهای مختلف یکسان نیست. برای مثال، D2 مقاومت سایشی بیشتری دارد، درحالیکه A2 معمولاً تعادل مناسبتری میان چقرمگی و سایش ایجاد میکند.
انتخاب گرید مناسب فولاد سردکار
انتخاب فولاد سردکار باید بر اساس شرایط واقعی ابزار انجام شود. مهمترین معیارها عبارتاند از:
- جنس و ضخامت قطعهکار
- نوع سایش؛ ساینده یا چسبنده
- شدت بارهای ضربهای
- تیراژ تولید
- شکل و ابعاد قالب
- سختی موردنیاز
- حساسیت ابزار به تغییر ابعاد
- روش عملیات حرارتی
- قابلیت ماشینکاری و سنگزنی
انتخاب گریدی با مقاومت سایشی بسیار بالا برای ابزاری که تحت ضربه شدید قرار دارد، ممکن است باعث ترک یا لبپریدگی شود. در مقابل، استفاده از فولادی با چقرمگی مناسب اما مقاومت سایشی ناکافی نیز عمر ابزار را کاهش میدهد.
خرید فولاد سردکار و قیمت آن
قیمت فولاد سردکار به گرید، ابعاد، شکل محصول، برند تولیدکننده، وضعیت عرضه، نرخ ارز و خدمات برش بستگی دارد. برای مثال، قیمت گریدهای D2، D3، O1 و A2 به دلیل تفاوت در ترکیب شیمیایی، روش تولید و شرایط بازار یکسان نیست.
پیش از خرید باید شماره متریال، گرید، ابعاد، آنالیز شیمیایی و وضعیت تحویل محصول بررسی شود. فولاد حامیران انواع فولاد سردکار را در گریدها و ابعاد مختلف تأمین میکند و امکان دریافت اطلاعات فنی و مشاوره برای انتخاب محصول متناسب با کاربرد را فراهم کرده است.
