آیا می‌دانید فولاد فنر چیست؟

فولاد فنر چیست؟

عناصر مختلفی از جمله: سیلیسیم، منگنز، کرُم، وانادیم و مولیبدن با مقادیر و درصدهای مختلف و مناسبی در فولاد فنر به کار رفته‌اند. این آلیاژ دارای پایداری در کشش بوده که این ویژگی در فولاد فنر بسیار حائز اهمیت است.

با توجه به وجود عناصری همچون: سیلیسیم و کروم در فولاد فنر، خواصی نظیر: الاستیسیته، مقاومت و پایداری در مقابل خوردگی پدید آمده است. خاصیت الاستیسیته باعث می‌شود، هنگامی که این آلیاژ تحت فشار بسیار زیادی قرار گیرد، بتواند به مقدار کافی تغییر شکل دهد و همچنین استحکام قابل توجهی در مقابل کشش داشته باشد.

بنابراین وجود عنصر سیلیسیم در این آلیاژ نقش بسیار مهم و کلیدی را داراست. لازم به ذکر است که وجود عنصر تیتانیوم در فولاد فنر باعث ایجاد مقاومت در مقابل مواد و محیط اسیدی می‌شود و اگر مقدار و یا درصد عنصر موجود در فولاد فنر افزایش یابد، مقدار این مقاومت نیز افزایش می‌یابد و اگر مقدار آن در این آلیاژ کم شود، طبیعتا میزان مقاومت نیز کاهش می‌یابد.

 

البته لازم به ذکر است که فولاد فنر معایبی نیز دارد، از جمله: قابلیت بسیار پایین جوش کاری و همچنین احتمال بالای ترک خوردگی است. فولاد فنر دارای انواع و اقسام مختلفی است که می‌توانند قبل از شکستن به حالت‌های پلاستیک و یا الاستیک در بیایند.

حالت پلاستیک زمانی رخ می‎‌دهد که فشار از روی آن برداشته شود، و آلیاژ به حالت اول خود باز نگردد؛ ولی در الاستیک بعد از برداشتن فشار باید بتواند به حالت اول خود بازگردد.

انواع فولاد فنر CK

فولاد فنر CK از انواع فولادهای قابل عملیات حرارتی است که انوع مختلفی دارد. از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به CK35 ، CK45، CK60، CK75 ،CK70 اشاره کرد، که دارای ویژگی و ساختار متفاوتی نسبت به یکدیگر هستند.

این فولادها در صنعت بسیار پرکاربرد و پرمصرف هستند. فنر کوپلینگ هم یکی از فنرهای پرمصرف صنایع مختلف است. فولاد فنر CK70 و CK60 بسیار پرکاربرد در صنعت هستند، که در ساخت و تولید تسمه‌های فنر از آن‌ها استفاده می‌شود.

 

مقدار و درصدهای عناصر به کار رفته در این آلیاژها با یکدیگر متفاوت است؛ ولی تا حدودی مقدار این درصدها در فولادهای فنر CK60 و CK70 به یکدیگر نزدیک است. از فولاد فنر CK75 در موارد بسیار زیادی استفاده می‌شود و دامنه‌ی کاربرد بسیار زیادی از جمله: استفاده در مهندسی مکانیک، قطعات موتورها، پیچ‌ها، شفت‌ها، محورها، بازوی اکسل‌ها، قطعات دنده‌ها، پین، میل لنگ‌ها اجزای فرران، چرخ دنده‌ها، پیسوله، رینگ‌ها، متصل‌ها، میل لنگ، مهره‌ها، چرخ‌های محرک، میل محور دارد.

بنابراین این فولاد فنر در صنایع خودرو، نفت، گاز و پتروشیمی، جنگ‌افزار سازی، معدن، غذایی و دارویی، تجهیزات آزمایشگاه، ساختمان، کشاورزی و غیره دامنه‌ی کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد.

صنعت فنرسازی در ایران

در حال حاضر کشور ما در صنعت فنر سازی پیشرفت به سزایی داشته و توانسته در این صنعت رشد و ترقی داشته باشد. فنر از با اهمیت‌ترین قطعات مکانیکال سیستم‌های دینامیک است، که دامنه‌ی کاربرد و استفاده از آن در صنایع بسیار گسترده است.

فنرها انواع متفاوتی دارند که از جمله‌ی آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• فنر کششی
• فنر فشاری
• فنر پیچشی
• فنر دیسکی
• فنر بشقابی
• فنر دیافراگمی
• و …

این فنرها در عین حال که ظاهر بسیار ساده‌ای دارند؛ اما کاربرد و رفتاری پیچیده و غیر ساده دارند. این موضوع جالب توجه است. بنابراین ساخت و تولید هریک از این فنرها نیز با یکدیگر متفاوت بوده و نیاز به اصول و قوانین علمی متفاوتی است.

بنابراین برای ساخت فنر و تولید آن باید اصول و قوانین علمی را به کار برد؛ کار بسیار پیچیده‌ای است و نیاز به یک صنعت توسعه یافته دارد، تا بتوان فنری اصولی و مطابق با قوانین علم مکانیک تولید کرد.

در گذشته کشور ایران در این صنعت کیفیت بسیار پایینی در تولیدات و ساخت فنرها داشت؛ زیرا برای تولید این قطعه‌ی مهم و پرکاربرد، هیچ توجهی به علم روز دنیا نمی‌شد. بر اساس دانسته‌های تجربی و بدون متد اصول جهانی نسبت به تولیدات فنر اقدام می‌کردند که نتیجه‌ی آن تولیداتی با کیفیت و راندمان بسیار پایین بود.

اما امروزه برخی از شرکت‌ها به خصوص شرکت‌های دانشگاهی فعال در حوزه‌ی ساخت فنر، به دلیل استفاده از جدیدترین نرم افزارهای شبیه سازی مهندسی توانسته‌اند، کیفیت تولیدات خود را در حد زیادی افزایش دهند و در کوتاهترین زمان کیفیت خوبی از فنرها را تولید کنند.

کاربرد و دلایل استفاده از فولاد از صنعت فنر سازی

کاربرد فولاد در فنر سازی بسیار متعدد است. اما از اصلی‌ترین دلایل استفاده از آن در صنعت فنرسازی می‌توان به خاصیت ارتجاعی آن که به دلیل شکل پذیری الاستیک است، اشاره کرد. این خاصیت باعث می‌شود تا بعد از برداشتن و یا رفع فشار از روی فولاد فنر دوباره این قطعه به حالت اول خود بازگردد، که همین ویژگی باعث شده تا به کاربردن آن در تولید فنر لازم و ضروری باشد.

فولاد فنر به کار رفته برای ساخت و تولید فنر باید دارای خصوصیاتی باشد که شامل موارد زیر است:

• قابلیت شکل‌پذیری خوب
• بدون هیچ گونه ایراد و نقص
• هزینه و قیمت ارزان 
• امکان دسترسی و تهیه‌ی سهل و راحت 

پس از این که فولاد در ساخت فنر استفاده شد؛ ویژگی‌هایی را در فنر ایجاد می‌کند که از مهمترین این ویژگی‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در مقابل شکنندگی مقاومت بسیار زیادی دارد.
• دارای خاصیت الاستیکی است.
• در مقابل خوردگی مقاومت زیادی پیدا می‌کند.

مهمترین خواص به‌ وجود آمده در فولاد فنر، به علت وجود سیلیسیم و کروم است، با کم و یا زیاد شدن مقدار عناصر در فولاد فنر می‌تواند کاربرد و رفتار آن به کل تغییر کند.

کاربردهای فولاد فنر

همانطور که در قسمت‌های بالایی بیان شد، هر فولاد فنر دارای خصوصیت و ویژگی‌های مختص به خود است که از انواع کاربردهای فولاد فنر می‌توان به موارد مهم زیر اشاره کرد:

• فنرهای لوله‌ای فشاری: فاصله‌ی میان دایره‌های این نوع فنر از یکدیگر زیاد است، و تا هنگامی که به آن فشار اعمال می‌شود، می‌تواند آن را تحمل کند.
• فنر کششی: این نوع از فنرها عملکردی برعکس فنرهای لوله‌ای فشاری دارند، در این نوع از فنرها فاصله‌ی دایره‌ها کمتر بوده و برای اعمال فشار مناسب‌اند.
• فنرهای پیچشی: از این نوع فنرها هنگامی استفاده می‌شود که ملاک ما تحمل و ایجاد گشتاور باشد.
• فنرهای تخت: این فنرها برای جذب نیروهایی از جمله نیروی خمشی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• فنرهای مخروطی: این فنرها می‌توانند ضریب سختی غیر برابر را تحمل کنند؛ بدین صورت که اگر نیروی کمی بر آن وارد شود، به صورت نرم عمل می‌کند؛ ولی اگر نیروی بسیار زیادی به آن اعمال شود به صورت سخت عمل می‌کند. برای آشنایی بیشتر با فنر پیچشی و انواع آن مقاله فنر پیچشی چیست؟ را مطالعه نمایید. بدین ترتیب فولادهای فنر در صنعت کاربرد بسیار زیادی دارد.