فولاد فنر چیست؟ آشنایی با خواص و کاربردها

فولادهای فنر دارای ویژگی‌های به خصوصی هستند که آنها را از سایر مقاطع فولادی متمایز کرده و آن را برای به کار برده شدن در صنایع متعدد به عنوان یک ماده حیاتی کاربردی می‌کند. اما فولاد فنر چیست و چه چیزی آن را بسیار کاربردی می‌کند؟ در این مقاله از فولادینو، دقیقاً درباره چیستی فولاد فنر، خواص آن، انواع مختلف و کاربردهای رایج آن بحث خواهیم کرد.

ترکیب ساختاری فولاد فنر

انتخاب مواد مورد استفاده در ساخت فنرها و طراحی آنها به طور کلی با دانستن مقاومت کششی و مقاومت تسلیمی فلزات آلیاژی مختلف تعیین می‌شود. در ساخت فولاد فنری، علاوه بر محتوای کربن آن که عموماً در محدوده ۰.۵ درصد تا ۱ است، ترکیباتی از نیکل (Ni)، منگنز (Mn)، کروم (Cr)، وانادیم (V)، مولیبدن (Mo) یا عناصر دیگر نیز آلیاژ می‌شوند. 

علاوه بر عناصر ذکر شده، یک عنصر رایج که در ترکیب و ساخت فولادهای فنری بسیار ضروری و کاربردی است، سیلیکون (Si) است. این عنصر به دلیل دوام بالا و همچنین توانایی آن در تامین شکل و انعطاف‌پذیری فولاد فنر بسیار مورد توجه قرار گرفته است و خواص آلیاژی آن نه تنها برای استفاده در کاربردهای فولادی فنر آلیاژی مناسب است، بلکه کمک می‌کند تا استحکام تسلیم بالایی برای فولاد فنر ایجاد شود.

فولاد فنر چه تفاوتی با انواع دیگر فولادها دارد؟

فولاد، آلیاژی از آهن و کربن است که برای بهبود خواصش عناصر دیگری به آن اضافه شده است. می‌دانیم که انواع مختلفی از فولاد وجود دارد و هر یک از آنها بسته به ترکیب ساختاری به‌خصوص خود و تکنیک‌های فرآوری، خواص و عملکرد منحصر به فردی را حاصل می‌کنند.

فولاد فنر نوع خاصی از فولاد است که به واسطه استحکام تسلیم بالا، کشسانی، سختی و خاصیت ارتجاعی خوبی که دارد مهندسی می‌شود تا برای کاربرد در فنرها، گیره‌ها و زبانه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

گاهی این سوال مطرح است که فولاد آلیاژی بهتر است یا فولاد فنر؟ روشن است که پاسخ این سوال به زمینه کاربردی پروژه بستگی دارد. برای قطعاتی مانند فنرها، اجزای سیستم تعلیق خودرو و سایر قطعات مکانیکی که باید در برابر تنش‌های چرخه‌ای مقاومت کنند، فولاد فنر نسبت به فولادهای آلیاژی برتری دارد.

در نقطه مقابل برای کاربردهایی که به کشش، انعطاف‌پذیری و استحکام کششی بالا نیاز ندارند، فولاد معمولی یا سایر اشکال آن مناسب و مقرون به صرفه‌تر خواهد بود. همچنین لازم به ذکر است که استفاده از فولاد فنری دارای نکات منفی نیز است؛ مانند ملاحظات اضافی که باید برای ماشینکاری و جوشکاری آن مدنظر قرار داد.

‌خواص منحصر به فرد

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، فولاد فنر خواص منحصر به فردی دارد که آن را برای ساخت فنر و دیگر قطعات ایده‌آل می‌کند. این خواص منحصر به فرد عبارتند از:

• انعطاف‌پذیری: فولاد فنر بسیار انعطاف‌پذیر است و می‌تواند پس از خم شدن یا کشیده شدن به شکل اولیه خود بازگردد.
• استحکام و مقاومت: فولاد فنر می‌تواند حجم زیادی از بار را تحمل کند و برخلاف اغلب فولادهای آلیاژی، تاب‌آوری بسیار خوبی در برابر تنش‌های چرخشی نیز از خود نشان می‌دهد.
• خاصیت ارتجاعی: فولاد فنر می‌تواند بدون اینکه حالت اصلی خود را از دست دهد فرم‌دهی شود و مورد عملیات حرارتی قرار گیرد.
  

سخت‌کاری

یکی دیگر از عواملی که مقاومت تسلیمی فولاد فنر را تضمین می‌کند انجام فرایند سخت‌کاری به شکل صحیح است. سخت‌کاری یک فولاد از طریق فرایند عملیات حرارتی، چکش‌کاری، نورد، کشش یا سایر اعمال فیزیکی برای افزایش سختی انجام می‌شود.

سخت شدن از طریق عملیات حرارتی، همانطور که از نام آن پیداست، با گرم کردن فولاد، و سپس رساندن آن به دمای اتاق به دست می‌آید. پس از انجام عملیات حرارتی، تمپر کردن فولاد برای اطمینان از شکننده نشدن آن و همچنین برای جلوگیری تنش‌های داخلی انجام می‌شود.

فولاد فنر عملیات حرارتی شده برای محصولاتی مانند تیغه اره، چاقو و فنرهای تخت استفاده می‌شود. روش‌های سخت کاری که با رول کردن مواد برای کاهش ضخامت آن صورت می‌پذیرد، استحکام کششی مواد را افزایش می‌دهد و نهایتا ورق‌های فولادی فنری، نوارها و میله‌ها را تولید می‌کند.

گریدهای فولاد فنر

گریدها‌یی که در ادامه آورده شده‌اند جزو محبوب‌ترین گریدهای SAE به شمار می‌روند:

• گرید ۱۰۷۴/۱۰۷۵
• گرید ۱۰۹۵ یا A684
• گرید ۵۱۶۰ یا A689
• گرید ۹۲۵۵
• گرید ۳۰۱ یا A666

جهت مشاهده قیمت فولاد فنر و نحوه خرید آن لطفا از طریق مسیرهای مشخص‌شده در سایت اقدام کنید.

کاربردهای عمومی و منحصر به فرد فولاد فنر

فولاد فنر که در زمره فولادهای دم‌دستی قرار می‌گیرد کاربردهای وسیعی نیز در مصارف روزمره دارد که در ادامه به تعدادی از آنها اشاره می‌کنیم:

• گیره‌ها و بست‌ها: به واسطه استحکام بالا و مقاومت در برابر خستگی خوبی که فولاد فنر از خود نشان می‌دهد، این فولاد برای ایجاد گیره‌ها و بست‌هایی ایده‌آل است که اجسام را در کنار هم نگه می‌دارد.
• فنرها: از ماشین آلات روزمره گرفته تا قطعات خودرو، فولاد فنر معمولاً برای ایجاد فنرهای مارپیچ، فنرهای فشاری، فنرهای پیچشی و فنرهای تخت استفاده می شود.
• تجهیزات پزشکی: فولاد فنری اغلب برای ایجاد ابزار پزشکی مانند ابزار جراحی و وسایل ارتودنسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. 
• ماشین آلات: فولاد فنر برای ساخت ماشین‌آلات و تجهیزات، از ماشین چمن‌زنی و هواپیما گرفته تا نوار نقاله و پمپ استفاده می‌شود.
• ابزار دستی: فولاد فنری با استحکام بالا برای تولید ابزارهای قوی و بادوام مانند انبردست، آچار و قیچی ایده‌آل و بسیار کاربردی است.

جمعبندی

فولاد فنری یک ماده منحصر به فرد و بسیار پرکاربرد با خواص استثنایی مانند استحکام تسلیمی بالا، کشش و انعطاف‌پذیری قابل توجه است. ترکیب و فرایندهای عملیات حرارتی فولاد فنر را از فولاد معمولی متمایز می‌کند و آن را برای کاربردهای مختلف از جمله ساخت فنرها، گیره‌ها، بست‌ها و ماشین‌آلات ایده‌آل می‌کند. با ما در فولادینو تماس بگیرید تا در مورد انواع گریدهای فولادی فنری، نحوه خرید آنها و اینکه چگونه آنها می‌توانند نیازهای خاص شما را برآورده کنند، بیشتر بدانید.

منبع: Metal supermarkets