کاربردها و مشخصات فنی ورق استیل فنری

انتخاب مواد مناسب برای ساخت قطعاتی با خاصیت فنری یکی از اصلی‌ترین نکات فنی و کاربردی در این خصوص هستند. حال اگر قرار است قطعه مورد نظر علاوه بر خاصیت فنری در مقابل انواع عوامل مخرب محیطی مانند خوردگی‌ مقاومت بالایی داشته باشد برخی از انواع فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل بهترین گزینه هستند. در این حال، ممکن است این سؤال برایتان مطرح شود که استیل فنری چیست و چه مزایایی را با خود به همراه دارد.

استفاده از انواع گریدهای استیل‌ مانند ورق استیل فنری 301 نیازمند اطمینان از ترکیب دقیق مواد آلیاژی و فرایند خاص تولیدی برای رسیدن به محصولی با خواص مورد نظر است. به همین دلیل، لازم است این آلیاژها را از محلی تهیه کنید که مطمئن هستید محصولی باکیفیت در اختیارتان قرار می‌دهد. استیل رخ درست همان مجموعه‌ای است که باید به آن مراجعه کرده و استیل‌های با اصالت را از آن‌جا خریداری کنید

ورق استیل فنری کاربردهای بسیاری دارد

فولادها و سایر فلزات با خاصیت فنری

فولادهای فنری با کربن بالا که برای سیم آلات موسیقی و مفتول فنر روغنی استفاده می‌شود، رایج ترین متریال فنری هستند. دلیل اصلی آن تا حدودی به ارزان بودن، راحتی استفاده و ساخت و در دسترس بودن فولادهای کربنی باز می‌گردد. با این حال، این فولادها دارای محدوده دمای عملیاتی محدودی هستند و مانند فولادهای فنر آلیاژی برای ضربه یا بارگذاری ضربه‌ای مناسب نیستند. فولادهای فنری آلیاژی برای تنش‌های بالا و ضربه ساخته شده‌اند و می توانند در حرارت و برودت بالا عمل کنند.

همچنین آلیاژهای فنری مبتنی بر مس نیز در صنعت مورد توجه هستند. اگرچه آلیاژهای فنری گران‌تری هستند، ولی خواص الکتریکی عالی و مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارند و در دماهای زیر صفر کار می‌کنند. آلیاژهای فنری مبتنی بر نیکل نیز در کاربردهای دمای زیر صفر و همچنین دماهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند. همراه با مقاومت در برابر خوردگی و خواص غیر مغناطیسی مواد، آلیاژهای فنر مبتنی بر نیکل اغلب برای کاربردهایی مانند ابزارهای نشانگر و ژیروسکوپ استفاده می‌شوند.

بیشتر بخوانید: چگالی انواع فولادهای ضد زنگ – دانسیته آلیاژهای استنلس استیل 

فولاد فنر چیست؟

فولاد فنر دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خستگی است. خستگی زمانی اتفاق می‌افتد که دو نیرو در جهت‌های مخالف و بصورت متناوب بر یک قطعه وارد شوند. به این صورت پس از طی تعداد سیکل‌های مشخص، در ماده ترک‌هایی ظاهر می‌شود که رشد این ترک‌ها منجر به شکست قطعه می‌شود. فولاد فنر باید تعداد سیکل‌های بالایی را تحمل کند.

ورق استیل فنری

ورق فنری استنلس استیل چیست؟ یکی از اولین و مهم‌ترین پارامترهایی که در طراحی و تولید هر محصولی باید به آن توجه کرد، استفاده از مواد اولیه مناسبی است که بتواند همه نیازهای محصول را پاسخگو باشد. ورق‌های استیل فنری که یکی از انواع فولادهای ضد زنگ هستند، به عنوان یکی از مواد اولیه در بسیاری از صنایع مطرح می‎شوند و می‎‌توانند بهترین گزینه‌ای باشند که به دلیل مقاومت در برابر انواع خوردگی در شرایط مختلفی مورد استفاده قرار ‎گیرند.

اکنون می‌خواهیم بپردازیم به مزایا و اینکه خصوصیات بارز استیل فنری چیست؟ فولاد ضد زنگ دارای ویژگی‌های مطلوب بسیاری است که آن را برای بسیاری از کاربردها که نیاز به خاصیت فنری نیز دارند ایده‌آل می‌سازد. استیل به عنوان یک آلیاژ بر پایه آهن، دارای ویژگی‌های متمایز نسبت به سایر انواع فولاد است. مقاومت بالای آن در برابر خوردگی بارزترین ویژگی استیل است. فولاد ضد زنگ دارای حداقل 10.5٪ کروم در عناصر آلیاژی متشکله خود است که این عنصر یک لایه اکسید کروم نامرئی و مقاوم در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی روی سطح فولاد تشکیل می‌دهد و تقریباً 200 برابر بیشتر از فولادهای بدون کروم در برابر خوردگی مقاومت ایجاد می‌کند. سایر عناصر آلیاژهای استیل مانند نیکل، منیزیم، مولیبدن و نیتروژن اغلب برای بهبود و ایجاد خواص دیگر اضافه می‌شوند.

فولادهای ضدزنگ علاوه بر مقاومت در برابر خوردگی ویژگی‌های دیگری مثل استحکام بالا، دوام و ماندگاری طولانی، سازگاری با محیط زیست و قابلیت بازیافت، عدم نیاز به پوشش یا رنگ آمیزی و نگهداری آسان آن‌ها مشهور هستند. نکات مورد توجه دیگر در مورد این آلیاژها حفظ خواص و مقاومت‌شان در دمای عملیاتی بالا و پایین است. همچنین قابلیت شکل پذیری و سازگاری با انواع روش‌های ساخت نیز به کاربردی شدن آن‌ها کمک کرده است.

رایج‌ترین گریدهای استیل فنری کدام‌ هستند؟

فولادهای ضد زنگ با تنوع بسیار و بیش از 100 گرید یا آلیاژ مختلف تولید می‌شوند. به عنوان مثال استیل‌های سری 300 یا 400 که در چندین نوع از نظر ساختار متالورژیکی مانند، آستنیتی، فریتی، مارتنزیتی و دوبلکس تقسیم می‌شوند. تعیین گرید یا نوع فولاد ضد زنگ برای ساخت فولاد فنری به خواص و کاربرد مورد نظر بستگی دارد. رایج ترین گریدهای مفتول و ورق استیل فنری فولادهای ضد زنگ 302، 304، 316 و 17-7PH هستند که همگی درجات مختلفی از مقاومت در برابر خوردگی، استحکام کششی و مقاومت در برابر حرارت را دارند. در هنگام خرید ورق استیل فنری شاید به نظر برسد که این فولادها کمی گران‌تر هستند؛ ولی ویژگی‌های فنی و دوام آن‌ها را به انتخابی مقرون به صرفه تبدیل کند. پس اگر قیمت ورق استیل فنری را در کنار سایر ویژگی‌ها بررسی کنید متوجه خواهید شد که چرا این محصولات طرفداران زیادی پیدا کرده‌اند.

ورق استیل فنری قابلیت انعطاف و شکل‌پذیری خوبی دارد

گریدهای فولاد فنر

فولاد فنر دارای مقاومت بسیار خوبی در برابر خستگی است. خستگی زمانی اتفاق می‌افتد که دو نیرو در جهت‌های مخالف و بصورت متناوب بر یک قطعه وارد شوند. به این صورت پس از طی تعداد سیکل‌های مشخص، در ماده ترک‌هایی ظاهر می‌شود که رشد این ترک‌ها منجر به شکست قطعه می‌شود. فولاد فنر باید تعداد سیکل‌های بالایی را تحمل کند. گریدهایی که در ادامه معرفی می‌شوند، نمونه‌هایی از آلیاژهای تحت عنوان فولاد فنر هستند.

C55S

C60S

C67S

C75S

C100S

15CrV4

800CrV2

آنالیز فولاد فنر

میزان کربن و عناصر آلیاژی که سبب سختی پذیری فولاد می‌شوند در گریدهای فولاد فنر زیاد است. در ادامه ترکیب شیمیایی برخی از آلیاژهای شناخته شده که با نام فولاد فنر شناخته می‌شوند را خواهیم دید.

گرید	C	Si	Mn	P	S	Cr	Mo	Ni	V
C55S	0.52-0.60	0.15-0.35	0.60-0.9	Max 0.025	Max 0.01	0.4	0.1	0.4	–
C60S	0.57-0.95	0.15-0.35	0.6-0.9	Max 0.025	Max 0.01	0.4	0.1	0.4	–
C67S	0.65-0.73	0.15-0.35	0.6-0.9	Max 0.025	Max 0.01	0.4	0.1	0.4	–
Cs75S	0.7-0.8	0.15-0.35	0.6-0.9	Max 0.025	Max 0.01	0.4	0.1	0.4	–
C100S	0.95-1.05	0.15-0.35	0.3-0.6	Max 0.025	Max 0.01	0.4	0.1	0.4	–
15CrV4	0.47-0.55	0.4	0.7-1.1	Max 0.025	Max 0.01	0.9-1.2	0. 1	0.4	0.1-0.25
80CrV2	0.75-0.85	0.15-0.35	0.3-0.5	Max 0.025	Max 0.01	0.4-0.9	0. 1	0.4	0.15-0.25

فولاد ضد زنگ، چگونه فنری می‌شود؟

از آنجایی که فولاد زنگ نزن مانند ورق فنری استیل 304 که از رایج‌ترین انواع آلیاژهای استیل است، مقاومت به خوردگی بسیار بالایی دارند، می‌تواند مناسب‌ترین گزینه برای تولید قطعات با خاصیت فنری نیز باشد. حال ببینیم که چه نوع استیلی برای فولاد فنری مناسب است و چگونه استیل فنری می‌شود؟

ابتدا به فولادی نیاز داریم که برای عملیات حرارتی با حرارت دادن تا حدی که خاصیت فرومغناطیسی خود را از دست بدهد و سپس در مایع سرد (quench) شود، مناسب باشد. معمولاً این به معنای فولادی است که حاوی 0.5٪ تا 1.0٪ کربن است. اکثر فولادهای مورد استفاده برای ساخت فنرها حاوی عناصر دیگری مانند منگنز در مقادیر کم نیز هستند. فرآیند عملیات حرارتی به خودی خود می‌تواند اشکال مختلفی داشته باشد، به خصوص در گارگاه‌های مخصوص عملیات حرارتی. در ساده‌ترین حالت، فلز را (در حالت عادی یا آنیل شده) به شکل فنر مورد نظر در می‌آورند. سپس آن را با حرارت تا حدی که گداخته شود گرم می‌کنند تا خاصیت آهنربایی را از دست بدهد. سپس آن را به سرعت در یک مایع مناسب که اغلب آب، آب نمک، ضدیخ 50/50 یا روغن است، سرد می‌کنند.

در این مرحله فلز بسیار سخت می‌شود. ولی برای استفاده به عنوان فنر بسیار شکننده است. یک عملیات حرارتی دوم مورد نیاز است تا به نتیجه نهایی برسیم. این مرحله معمولاً شامل گرم کردن قطعه تا حدود 290 درجه سانتیگراد است. اگر بخشی از سطح روی قطعه سخت شده به رنگ سفید روشن صیقل داده شود، می‌توان از آن سطح به عنوان نشانگر تمپر استفاده کرد. هنگامی که قطعه به آرامی و با احتیاط و به طور یکنواخت گرم می‌شود، زمانی که سطح آن به دمای مناسب برسد، زرد، سپس قهوه ای و سپس آبی می‌شود. پس از آن به آرامی سرد می‌شود.

بیشتر بخوانید: از چه روشهای عملیات حرارتی در تولید فولاد استفاده می شود؟

روش دیگری که برای تولید ورق استیل فنری استفاده می‌شود، استفاده از روش‌های کار سرد است. در این روش استحکام تسلیم بالای استیل فنری از طریق کار سرد و عملیات نورد مضاعف به دست می‌آید. با نورد سرو ورق استیل و کاهش ضخامت آن میکرو ساختارهای فولاد تغییر شکل داده و فشرده‌تر می‌شوند. به این ترتیب استحکام کششی افزایش یافته و فولاد خاصیت فنری پیدا می‌کند. این روش بیشتر در تولید ورق استیل فنری، تسمه استیل فنری و مفتول استیل فنری به‌کار گرفته می‌شود.

 

تجهیزات مختلفی در صنایع از استیل فنری ساخته می‌شوند

فولاد فنر چاقو

فولاد فنر دارای سختی سطحی بسیار بالایی است، که این مورد می‌تواند ویژگی خوبی برای ساخت چاقو به حساب آید. گریدهای 1095، 5160 و 9260 از جمله گریدهای فولاد فنر هستند که در چاقو سازی کاربرد دارند. استحکام و چقرمگی این گریدها بسیار زیاد است. فولاد 1095 یک فولاد ساده کربنی است که سختی بسیار بالایی دارد و با انجام عملیات حرارتی می‌تواند تا 58 HRC سخت شود.

سختی فولاد فنر

همانطور که گفتیم فولاد فنر باید دارای سختی سطحی بالایی باشد و همانطور که در جدول ترکیب شیمیایی مشخص است، میزان کربن گریدهای فولاد فنر بالاست. بالا بودن درصد کربن سختی پذیری را افزایش می‌دهد و می‌توان با انجام عملیات حرارتی مناسب سختی سطحی فولاد فنر را تا میزان زیادی افزایش داد.

 

ویژگی‌های فولاد فنر

فولاد فنر دارای ویژگی‌های منحصر به فردی است که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.

تاب آوری: تاب آوری یا رزیلینس (Resilience) یکی از ویژگی‌های مواد است که نشان دهنده آن است که پس از خم شدن، چه مقدار به حالت اولیه خود بازمی‌گردند. فولاد فنر دارای تاب آوری بالایی است که پس از اعمال بارهای متناوب، می‌تواند تا حدود زیادی شکل خود را حفظ ‌کند.

خاصیت الاستیسیته: در علم مواد این پارامتر نشانگر میزان انرژی که جسم دریافت می‌کند بدون آنکه دچار تغییر شکل دائمی یا پلاستیک شود. فولاد فنر خاصیت الاستیک خوبی دارد و این ویژگی سبب می‌شود با اعمال نیرو دیرتر دچار تغییر شکل دائمی شود.

استحکام: مقاومت در برابر خستگی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فولاد فنر است. استحکام و چقرمگی پارامترهایی هستند که می‌توانند مقاومت در برابر خستگی را افزایش دهند. به همین دلیل فولاد فنر باید دارای استحکام خوبی باشد تا بتواند بار اعمالی با تعداد سیکل‌های زیادی را بدون رخداد هرگونه عیب و شکست تحمل کند.

کاربردهایی در همه صنایع

حال که تا حدودی دانستید، استیل فنری چیست، باید بدانید که از این نوع فولاد ضدزنگ در چه صنایعی استفاده می‌شود. طراحان در صنایع مختلف با استفاده از استیل فنری می‌توانند چندین هدف را با هم دنبال کنند. برخی از این اهداف عبارت‌اند از:

• دوام و عمر مفید تجهیزات را بالا ببرند.
• نگرانی بابت خوردگی و زنگ‌زدگی قطعات نداشته نباشند.
• بتوانند با کمترین هزینه و با سهولت از آن‌ها نگهداری کنند

در ادامه به معرفی کاربردهای استیل فنری در برخی از این صنایع می‌پردازیم.

تجهیزات پزشکی

ورق استیل به دلیل ویژگی‌های بهداشتی و قابلیت استیریل شدن از بهترین گزینه‌ها در صنعت تجهیزات پزشکی محسوب می‌شود. فولادهای آستنیتی ۳۰۴ و ۳۱۶ در ساخت تجهیزات جراحی‌ها کاربرد دارند و تجهیزات پزشکی زیادی از این آلیاژها ساخته می‌شوند‌. خیلی از این تجهیزات لازم است استحکام بالا و خاصیت فنری داشته باشند.

صنایع مواد غذایی

آنچه باعث رونق فروش ورق استیل فنری می‌شود، این است که می‌توانید این آلیاژ را به ‌سهولت تمیز و ضدعفونی کنید. به این ترتیب، این آلیاژ در صنایع غذایی از کاربرد زیادی برخوردار است. این ورق‌های استیل فنری و از جمله گرید 316 هم در برابر رطوبت و هم مواد اسیدی بسیار مقاوم هستند و به این ترتیب، برای تجهیزاتی به کار می‌روند که در تولید یا جابه‌جایی مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بیشتر بخوانید: فولاد ضد زنگ صنایع غذایی یا فود گرید چیست؟

تنوع استیل فنری در ترکیب و فرایند ساخت یا پردازش آن است

صنایع تولید نیرو و انرژی

در صنایع وابسته به انرژی خوردگی در برابر مواد شیمیایی و حرارت یکی از اصلی‌ترین مواردی است که باید در نظر گرفته شود. قطعات ساخته شده از ورق‌های استیل فنری در سکوهای نفت و گاز، خط لوله‌ها و توربین‌های بادی استفاده می‌شوند. در فناوری‌های جدیدی مانند انرژی خورشیدی و زمین گرمایی نیز می‌توان روی این محصولات حساب باز کرد.

صنعت حمل ‌و نقل

این صنعت جزء اصلی‌ترین حوزه‌ها برای استفاده از فولاد ضد زنگ فنری است. صنایع خودروسازی، هوافضا، ریلی و دریایی نیازمند قطعاتی با ویژگی‌های این مواد هستند. سیستم تعلیق همه وسایل نقلیه متشکل از فولادهای فنری هستند؛ ولی این دلیل نمی‌شود که در قطعات کوچکی مانند گیره شلنگ یا فنر کمربند ایمنی از استیل فنری استفاده نشود. با توجه ‌به این که دیگر می‌دانید استیل فنری چیست، حتماً متوجه شده‌اید که این آلیاژ در برابر رطوبت مقاومت بالایی دارد و همین امر باعث می‌شود تا کاربردهای دریایی بسیار زیادی داشته باشد.

بیشتر بخوانید: انواع کاربرد ورق استیل در صنعت خودروسازی

کالاهای بادوام و در معرض خستگی

یکی از ضروریات برای اجزای کالاهایی که در معرض تنش‌ها و نیروهای متناوب در طولانی مدت هستند، دوام خستگی است. برخی قطعات لوازمی مانند وسایل آشپزخانه‌های منازل یا آشپزخانه‌های صنعتی و خشک‌شویی‌ها، یخچال، گاز، فریزر یا هر وسیله این‌ چنینی با استفاده از استیل فنری ساخته می‌شوند. کاربردهای استنلس استیل فنری به همین جا ختم نمی‌شود و علاوه بر این موارد، حوزه‌های بسیار زیاد دیگری را نیز شامل می‌شوند.

کلام پایانی

یکی از کاربردی‌ترین مواد اولیه‌ای که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، فولادهای فنری هستند. این نوع مواد که پایه ساخت بسیاری از لوازم و تجهیزات مهم را تشکیل می‌دهند، به کمک آلیاژهای مختلف ساخته می‌شوند و از آن‌جمله فولادهای ضدزنگ یا استیل فنری است. آنان که می‌دانند استیل فنری چیست، به‌ خوبی از اهمیت این مواد در ساخت قطعات با خاصیت فنری آگاه هستند. اگر در ساخت قطعات و تجهیز صنایع، استنلس استیل فنری نیاز دارید حتماً با کارشناسان مجموعه استیل رخ در تماس باشید و پس از کسب اطلاعات برای تامین ورق استیل فنری، باکیفیت اقدام نمایید.