مقالات, مقالات استنلس استیل
شکل پذیری – ویژگی کلیدی فولاد ضد زنگ برای کشش عمیق
اردیبهشت
در این مطلب قصد داریم شما را با شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ آشنا کنیم؛ اما قبل از آن اجازه دهید کمی به گذشته بازگردیم و مروری جزئی در تاریخچه شکل‌دهی فلزات داشته باشیم. سپس به صورت کامل به این سوال پاسخ خواهیم داد که منظور از شکل پذیری فلزات چیست؟
از گذشته‌های دور که شکل‌دهی قطعات آهنی با چکش آهنگری انجام می‌شد، عملیات تولید و شکل‌دهی فلزات به تدریج درس‌های بسیاری را بصورت تجربی به ما داد. اما نکته مهم این است در زمان‌های گذشته فرایندهای دستی آهنگری با خطاهای بسیاری روبه‌رو بود. رفع این اشتباهات و یافتن راه‌حل به شکل نوآوری‌ها باعث شدهاند تا امروزه به این جایگاه در صنعت برسیم. در زمان‌های دور آهنگران به‌منظور ساخت شمشیر و سلاح به چکش‌کاری فلز می‌پرداختند. هرچند فرایند و نحوه انجام کار در گذشته با نوع امروزی متفاوت است؛ اما یک هدف بین تمامی آن‌ها مشترک است: می‌خواهیم با شکل‌دهی فلزات به آنچه مورد نیاز مشتری است برسیم و این شاید از اصلی‌ترین دلایل پیشرفت در فناوری‌های شکل‌دهی فلز باشد.
بررسی شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ
تولید فلز به صورت خام و تبدیل آن به آلیاژهای مختلف
سنگ فلز و مواد معدنی پس از تغلیظ و ذوب، به‌صورت فلز خام تولید می‌شود، سپس آن را به شکل‌های مختلفی درآورده و روانه بازار مصرف می‌کنند. نوآوری‌ها برای رفع موانع تولید باعث شده شکل پذیری فولاد زنگ نزن با فرایندهای پیچیده‌تری روبه‌رو شود. برای تولید آلیاژهایی همچون فولاد ضدزنگ کار با ذوب فلزات آغاز می‌شود و در این بین آلیاژ سازی صورت می‌گیرد. در گام بعدی با نورد گرم محصولات اولیه کارخانه ذوب را به ضخامت‌های مختلف در می‌آورند. در نهایت نیز برای تولید انواع مقاطع فولادهای زنگ‌نزن رول‌های نورد گرم تولیدشده را از غلتک‌های نورد سرد نیز عبور می‌دهند. به این ترتیب می‌توان ضخامت این فلزات را به کمتر از 0.025 میلی‌متر با تلرانس‌های بسیار دقیق و بسته رساند
تولیدکنندگان بسیاری همواره بر اساس نیاز مشتریان به دنبال تحقیق درباره شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ هستند. غالب این مشتریان از جمله پرس‌کاران، از شکل‌پذیری به‌عنوان معیاری برای سنجش توانایی فلز در تحمل تنش کششی یا قابلیت کشش عمیق یاد می‌کنند. این نوع از تنش می‌تواند یک ورق استیل را برای مثال در دو جهت مختلف بکشد. فرایند کشش تا زمان رسیدن به نقطه شکست ادامه خواهد داشت و پس از آن ورق فلزی شروع به پارگی می‌کند.
ساخت قطعات با کشش عمیق ورق استیل
به دنبال درک بیشتر کشش پذیری هستید؟
بین فلز و لاستیک یک اختلاف بسیار مهم وجود دارد. لاستیک پس از کشیده شدن و پیش از رسیدن به نقطه شکست (یعنی پاره شدن)، با قطع کشش به شکل اولیه خود باز می‌گردد. این در حالی است که فلز تغییر شکل ناشی از کشش را تا حد بسیار زیادی در خود حفظ می‌کند. درصورتی‌که فلزات دارای قابلیت شکل‌پذیری بالاتری باشند، بدون اینکه شکست در آن‌ها رخ دهد، کشیده‌تر و نازک‌تر خواهند شد. اگر از دروس فیزیک چیزهایی در خاطرتان باشد، می‌دانید که ماده نه ایجاد می‌شود و نه از بین می‌رود؛ ازاین‌رو هر چقدر فلز کشیده‌تر شود از ضخامت ان کاسته خواهد شد.
رابطه شکل‌پذیری با کاهش ضخامت
حالا وارد میدان بازی رابطه شکل پذیری فولاد ضد زنگ با کاهش ضخامت خواهیم شد. برای اینکه یک ورق فلزی تحمل کاهش ضخامت را داشته باشد، نیاز است قابلیت کشش‌پذیری مناسب داشته باشد. شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ باید تا زمانی ادامه پیدا کند که هیچ مشکلی برای انجام عملیات پرس‌کاری، خمش یا کشش به وجود نیاید.
نکته جالب توجه در فولاد ضدزنگ این است که می‌توان ضخامت را تا یک نقطه خاص کاهش داد و سپس فرایند آنیل را شروع کرد. فرایند آنیل بسیار اهمیت دارد؛ زیرا منجر به تنظیم مجدد خواص مکانیکی شده و امکان کاهش ضخامت بیشتر مواد را به ما می‌دهد. به این ترتیب کار سرد اتفاق می‌افتد و فولاد زنگ نزن سخت‌تر نیز می‌شود. عوامل مختلفی وجود دارند که می‌توانند روی زمان توقف کاهش ضخامت تأثیرگذار باشند. سرعت عملیات کشش یکی از اصلی‌ترین پارامترها است. هر آلیاژ فلزی در شکل‌پذیری و میزان کار سختی با یکدیگر تفاوت دارد. اگر به مشخصه‌های شکل پذیری ورق های فولادی توجه داشته باشید، متوجه خواهید شد تفاوت‌ها در گریدهای مختلف استیل گسترده هستند.
بین شکل‌پذیری و کاهش ضخامت رابطه وجود دارد
مقایسه گریدهای فولاد ضدزنگ 305 و 301
اگر با فولاد ضدزنگ آشنایی ندارید، باید بگوییم انواع آلیاژهای استیل به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند: فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی، فولادهای زنگ‌نزن فریتی و فولادهای ضدزنگ مارتنزیتی. البته انواع دیگری مثل فولاد داپلکس و رسوب سخت نیز وجود دارند؛ اما در این مطلب چندان مورد بحث نیستند. فولادهای ضدزنگ گریدهای مختلفی دارند و هر یک می‌توانند ویژگی‌های متفاوتی داشته باشند. به‌عنوان‌مثال در میزان مقاومت در برابر خوردگی یا شکل‌پذیری با یکدیگر تفاوت دارند. در این بخش قصد داریم به تفاوت‌های میزان شکل‌پذیری دو گرید از فولاد ضدزنگ بپردازیم؛ یعنی: گرید 301 و 305.
اگر تولیدکنندگان درک کاملی از خواص آلیاژها داشته باشند، در آن صورت می‌توانند به توسعه آن‌ها بپردازند. با مقایسه گریدهای 301 و 305 قصد داریم شما را با مفاهیم عملی شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ بیشتر آشنا کنیم. فولاد ضدزنگ با گرید 305 ضریب ازدیاد طول بیشتری را در مقایسه با گرید 301 آنیل شده دارد. همچنین دما روی گرید 305 تأثیرگذاری کمتری نسبت به 301 دارد. در یک نگاه کلی‌تر می‌توانیم این‌طور بیان کنیم اگر فولاد ضدزنگ گرید 305 و 301 را به یک میزان تغییر شکل بدهیم، استحکام تسلیم گرید 305 کمتر خواهد بود؛ درحالی‌که ضریب ازدیاد طول آن بیشتر است.
گریدهای 301 و 305 فولاد ضدزنگ
کشش‌پذیری پس از کار سختی یک نکته مهم است
به‌طورکلی شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ می‌تواند روی عملکرد قطعه نهایی تأثیرگذار باشد. اگر فولاد ضدزنگ با گریدهای 301 و 305 با ابعاد یکسان را خم کنیم، خواص مکانیکی متفاوت خواهد بود. در این بخش از فرایند شکل‌پذیری قصد داریم درباره عملیات پرس‌کاری صحبت کنیم. خم‌کاری را می‌توان به نوعی مراحل اولیه برای پرس‌کاری فلزات دانست. خم کردن فلزات تا زمانی پیش خواهد رفت که قطعه مورد نظر دچار پارگی نشود.
نکته مهم این است خم شدن فلزات باید بدون شکست انجام شود. همچنین در مراحل اولیه باید بتوانند شکل خود را حفظ کنند. برای اینکه بتوان تأثیرگذاری را مشاهده و کنترل کنیم باید تمام عملیات با برنامه پیش رود و نهایت دقت را در زمینه انتخاب آلیاژ و گرید مناسب برای شکل‌پذیری را منظور کنیم. نحوه انجام نورد و کارسختی انواع آلیاژ استیل باید به‌گونه‌ای باشد که ضریب افزایش طول، استحکام کششی، استحکام تسلیم و در نهایت سختی به محدوده بهینه برسند. این نقطه بهینه باید انجام عملیاتی مانند پرس‌کاری و خم‌کاری را به وضعیتی ایده‌آل برساند.
شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ باید به گونه‌ای باشد که تغییر فرم حفظ شود. برای این امر باید از روش‌های خاصی به‌منظور عملیات کشش عمیق بهره برد. بین شکل‌پذیری و کارسختی رابطه وجود دارد. از جابجایی اتم‌ها بین ساختار کریستالی عناصر می‌توان به‌عنوان یک عامل بزرگ برای شکل‌گیری این رابطه یاد کرد. کشش عمیق فلزات باید به‌گونه‌ای انجام شود که با تسهیل حرکت عظیم اتم‌ها همراه شود. درصورتی‌که بیش از حد نیرو اعمال شود، جز خرابی نتیجه دیگری نخواهد داشت و قطعه مورد نظر دیگر قابل‌استفاده نخواهد بود.
بیشتر بخوانید: فولادهای ضد زنگ سری 300
شکل‌پذیری و کشش عمیق ورق استیل
سخن آخر
یکی از مباحث مهم که در حیطه فلزات و بخصوص ورق استیل مطرح می‌باشد، شکل‌پذیری است. شکل پذیری ورق های فولادی ضد زنگ باید به‌گونه‌ای انجام شود که به محصول مورد نظر صدمه‌ای وارد نشود. منظور از صدمه، شکست و پارگی قطعه و چروکیدگی ناشی از جمع شدن ورق در یک بخش قطعه است. در این رابطه آلیاژ و میزان قابلیت شکل‌پذیری آن بسیار حائز اهمیت هستند. فولاد ضدزنگ دارای گریدهای مختلفی است؛ ازاین‌رو شاهد تفاوت در میزان شکل‌پذیری خواهید بود. به‌طورکلی حین انجام عملیات باید به ضریب ازدیاد طول، محدوده استحکام کششی، استحکام تسلیم و سختی توجه شود.
استیل رخ در بازار استیل ایران سال‌ها است که حضور فعال و مثمرثمر دارد. اگر به دنبال تهیه مواد اولیه استنلس‌استیل همچون ورق استیل، لوله استیل و پروفیل استیل و انواع اتصالات استیل هستید، می‌توانید با مجموعه استیل رخ در تماس باشید. علاوه بر این موضوع شما می‌توانید از تجربه این مجموعه در زمینه خدمات فلزی مرتبط با استیل نیز استفاده کنید. همچنین پیشنهاد می‌کنیم از وب‌سایت استیل رخ حتماً بازدید بفرمایید.
