آشنایی با فولاد فنری و انواع آن
تاریخ به روز رسانی: ۳ مرداد ۱۴۰۳
نویسنده: تیم محتوای مدیران آهن
فنر یکی از پرکاربردترین قطعات است که در بسیاری از لوازمی که روزانه با آن سروکار داریم از یک خودکار فشاری گرفته تا اتومبیل وجود دارد. متریالی که به طور عمده برای ساخت فنر از آن استفاده می شود فولاد است. گریدهای مختلفی از فولاد می تواند برای ساخت فنر به کار برده شود اما هر فولادی هم برای ساخت فنر مناسب نیست. استحکام کششی بالا، خاصیت الاستیسیته خوب و مقاومت در برابر سایش و ارتعاش از مهمترین ویژگی هایی هستند که فولاد مورد استفاده برای ساخت فنر باید از آن برخودار باشد. به مجموعه فولادهایی که دارای این ویژگی ها باشند فولاد فنری گفته می شود.
فنر چیست؟
فنر یکی از پرکاربردترین قطعات است که در بسیاری از لوازمی که روزانه با آن سروکار داریم از یک خودکار فشاری گرفته تا اتومبیل وجود دارد. فنر در یک تعریف کلی جسمی است که دارای خاصیت ارتجاعی و کشسانی ست. یعنی هر جسمی صرف نظر از اینکه جامد، مایع یا گاز باشد اگر بتواند در حین بارگذاری تغییر شکل دهد و پس از برداشتن بار مجددا به حالی اولیه باز گردد و انرژی ذخیره شده را آزاد کند فنر نامیده می شود.
تصویر شماره 1 - انواع فنر
فنرها با توجه به کاربرد به شکل ها و از جنس های مختلف ساخته می شوند. برخی از موادی که برای ساخت فنر از آنها استفاده می شود عبارتند از:
- فولادهای کربنی
- فولادهای آلیاژی
- فولاد ضد زنگ (استنلس استیل)
- برنز فسفری
- برنج فنری
- مس بریلیم
- فولادی آلیاژ نیکل
- فولاد آلیاژ تیتانیوم
همانطور که مشخص است متریالی که به طور عمده برای ساخت فنر از آن استفاده می شود فولاد است. گریدهای مختلفی از فولاد می تواند برای ساخت فنر به کار برده شود اما هر فولادی هم برای ساخت فنر مناسب نیست. استحکام کششی بالا، خاصیت الاستیسیته خوب و مقاومت در برابر سایش و ارتعاش از مهمترین ویژگی هایی هستند که فولاد مورد استفاده برای ساخت فنر باید برخودار باشد.
آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:
- فولاد فنر چیست؟
- استانداردهای فولاد فنری
- ترکیبات فولاد فنری
- معرفی برخی از انواع فولاد فنری
- کاربرد فولاد فنری
- قیمت میلگرد فنر و قیمت تسمه فنر
فولاد فنر چیست؟
فولاد فنر یا Spring Steel نامی ست که به محدوده ی وسیعی از فولادها اطلاق می شود که برای ساخت محصولات متنوع مانند شمشیر، تیغه ی اره، فنر و ... به کار برده می شود. این گروه از فولادها به طور کلی حاوی مقادیر کم منگنز، مقدار کربن متوسط یا بالا با استحکام تسلیم (Yield Strength) بسیار بالا هستند. استحکام تسلیم بالا باعث می شود تا فولاد بتواند در برابر خم شدن یا پیچش تحمل کافی داشته باشد و به شکل اولیه ی خود بازگردد بدون اینکه دچار تغییر شکل شود. بنابراین هر محصولی که به وسیله ی این نوع از فولاد ساخته شود می تواند مقادیر زیادیی از نیروی فشاری یا خمشی را بدون از دست دادن شکل ابتدایی خود تحمل کند. این ویژگی منحصر به فرد به دلیل ترکیب عناصری ست که در ساخت فولاد فنری استفاده شده است.
بیشتر مطالعه کنید: تاریخچه ی صفر تا صد فولاد
استانداردهای فولاد فنری
استانداردهای مختلفی برای پوشش دادن فولادهای فنری توسط سازمان استاندارد ملی تدوین شده است که در جدول زیر می توانید عنوان و شماره برخی از این استانداردهای را مشاهده کنید.
|
عنوان استاندارد |
شماره |
فایل PDF |
|
فولادهای زنگنزن برای فنرها- قسمت 1: سیم |
11607-1 |
دانلود |
|
فولادهای زنگ نزن برای فنرها- قسمت 2: نوارورق باریک |
11607-2 |
دانلود |
|
مفتول فولاد فنری کربن بالا برای قطعات عملیات حرارتی شده -ویژگیها |
14817 |
دانلود |
|
سیم های فولادی -سیم کشیده شده با روش سرد مورد استفاده برای فنرهای مکانیکی -ویژگیها |
14836 |
دانلود |
|
فنرهای تخت- قسمت 1: اصطلاحات و تعاریف |
15774-1 |
دانلود |
|
فنرهای تخت- قسمت 2: روش طراحی |
15774-2 |
دانلود |
|
فنرها- نمادها |
17631 |
دانلود |
|
سیم فولادی برای فنرهای مکانیکی -قسمت 1- سیم فولادی فنری غیر آلیاژی سرد کشیده شده پتنت شده |
17696-1 |
دانلود |
|
سیم فولادی برای فنرهای مکانیکی -قسمت 2- سیم فولادی فنری سخت شده در روغن و بازپخت شده |
17696-2 |
دانلود |
|
سیم فولادی برای فنرهای مکانیکی -قسمت 3- سیم فولادی فنری زنگ نزن |
17696-3 |
دانلود |
|
فنرهای مارپیچی فشاری با شکل دهی گرم-ویژگی های فنی |
18238 |
دانلود |
|
سیم فولاد کربنی و آلیاژی با کیفیت ویژه فنر-ویژگیها |
18846 |
دانلود |
|
سیم فنری فولاد آلیاژی کروم -وانادیم -ویژگیها |
19331 |
دانلود |
استاندارد DIN 17222 نیز در خصوص نوارهای نورد سرد ساخته شده از فولاد می باشد که با ضخامت کمتر از 5 میلیمتر و عرض کمتر از 600 میلیمتر برای ساخت فنر و همچنین قطعات تحت استرس زیاد به کار برده می شود.
استاندارد DIN 17222 را می توانید از اینجا دانلود کنید.
بیشتر مطالعه کنید: فرق آهن و فولاد چیست؟
ترکیبات فولاد فنری
فولادهای فنری از نظر میزان کربن در حد متوسط یا بالا هستند. مقدار کربن این نوع فولاد بین 0.5 تا 1 درصد است. علاوه بر آن از عناصر دیگری مانند منگنز، کروم، وانادیوم، مولیبدیم، نیکل و سیلیکن نیز در ساختار فولادهای کربنی استفاده می شود.
تصویر شماره 2 - مفتول فنری
معرفی برخی از انواع فولاد فنری
در ادامه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی برخی فولادهای فنری بر اساس استاندارد DIN اشاره خواهد شد.
فولاد فنر ck75
فولاد ck75 از دسته فولادهای آلیاژی فنر است که با نام فولاد 1.1248 در استاندارد DIN و همچنین فولاد 1078 در صنعت شناخته می شود. این فولاد از استحکام خوب و سختی پذیری متوسط برخودار است و مقاومت بالایی در برابر سایش و خوردگی دارد.
از معایب فولاد ck75 می توان به احتمال ترک خوردگی در آن اشاره کرد.
خواص مکانیکی و شیمیایی فولاد ck75 را در ادامه می توانید مشاهده کنید.
خواص مکانیکی فولاد ck75
مدول الاستیک دردمای 20 درجه سانتیگراد: بین 206 تا 212 گیگا پاسکال
سختی ویکرز در دمای 20 درجه سانتیگراد: 700
ضریب انبساط گرمایی در دمای 20 درجه سانتیگراد: 1.19 E-5 1/K
حداکثر دمای کار: 500 درجه سانتیگراد
دمای ذوب: 1289 تا 1478 درجه سانتیگراد
ظرفیت گرمایی ویژه در دمای 20 درجه سانتیگراد: 461 J/(Kg-K)
آنالیز شیمیایی فولاد ck75
|
درصد کربن |
درصد منگنز |
درصد فسفر |
درصد سیلیکون |
درصد گوگرد |
|
0.7 – 0.8 |
0.6 – 0.8 |
0.04 |
0.15 – 0.35 |
0.035 |
فولاد فنر ck67
فولاد ck67 از فولادهایی ست که با دقت ابعادی بالا و سطح با کیفیت برای ساخت نوارهای فولادی فنری نورد سرد مورد استفاده قرار میگیرد.
فولاد فنر ck67 در استاندارد DINبا نام فولاد 1.1231 و در صنعت با نام فولاد 1070 شناخته می شود.
برای آنیل کردن فولاد ck67 آن را در دمای 650 تا 690 درجه به مدت 2 ساعت نگه میدارند و سپس درون کوره تا دمای 650 درجه به آرامی سرد می کنند.
فولاد ck67 دارای استحکام کششی بسیار بالا و همچنین خاصیت ضد سایشی مناسبی است. همچنین به دلیل داشتن سیلیسیم از خاصیت الاستیسیته برخودار است. وجود کروم در ساختار ck67 استحکام و مقاومت بالایی در برابر خوردگی در آن ایجاد کرده است.
تصویر شماره 3 - فولاد ck67
خواص مکانیکی فولاد ck67
مدول الاستیک دردمای 20 درجه: بین 206 تا 212 گیگا پاسکال
سختی ویکرز در دمای 20 درجه سانتیگراد: 680
ضریب انبساط گرمایی در دمای 20 درجه سانتیگراد: 1.08 E-5 1/K
حداکثر دمای کار: 500 درجه سانتیگراد
دمای ذوب: 1289 تا 1478 درجه سانتیگراد
ظرفیت گرمایی ویژه در دمای 20 درجه سانتیگراد: 461 J/(Kg-K)
آنالیز شیمیایی فولاد ck67
|
درصد کربن |
درصد منگنز |
درصد فسفر |
درصد سیلیکون |
درصد گوگرد |
|
0.65 – 0.72 |
0.6 – 0.9 |
0.04 |
0.15 – 0.35 |
0.035 |
فولاد گرید 50CrV4
فولاد گرید 50CrV4 از دسته فولادهای آلیاژی فنر بوده که با نام فولاد فنر 1.8159 و همچنین به اختصار فولاد crv نیز شناخته می شود.
این فولاد به دلیل وجود کربن بالا از قابلیت جوشکاری پایینی برخودار است و احتمال ترک خوردگی در آن وجود دارد اما در مقابل سختی پذیری بالایی نیز دارد.
مشخصات فیزیکی فولاد 50CrV4
مدول الاستیک دردمای 20 درجه: بین 206 تا 212.6 گیگا پاسکال
سختی ویکرز در دمای 20 درجه سانتیگراد: 680
ضریب انبساط گرمایی در دمای 20 درجه سانتیگراد: 1.15 E-5 1/K
دمای ذوب: 1382 تا 1529 درجه سانتیگراد
ظرفیت گرمایی ویژه در دمای 20 درجه سانتیگراد: 461 J/(Kg-K)
آنالیز شیمیایی فولاد 50CrV4
|
درصد کربن |
درصد کروم |
درصد منگنز |
درصد فسفر |
درصد سیلیکون |
درصد گوگرد |
درصد وانادیوم |
|
0.47 – 0.55 |
0.9 – 1.2 |
0.7 – 1.1 |
0.04 |
0.15 – 0.35 |
0.035 |
0.1 – 0.2 |
فولاد فنر 67SiCr5
فولاد 67SiCr5 نام فولاد فنر 1.7103 نیز شناخته می شود. این فولاد در برابر حرارت و سایش از مقاومت بالایی برخوردار است.
تصویر شماره 4 - فولاد گرید 67SiCr5
خواص مکانیکی فولاد 67SiCr5
مدول الاستیک دردمای 20 درجه: بین 206 تا 212 گیگا پاسکال
سختی ویکرز در دمای 20 درجه سانتیگراد: 680
ضریب انبساط گرمایی در دمای 20 درجه سانتیگراد: 1.08 E-5 1/K
ظرفیت گرمایی ویژه در دمای 20 درجه سانتیگراد: 461 J/(Kg-K)
آنالیز شیمیایی فولاد ck67
|
درصد کربن |
درصد کروم |
درصد منگنز |
درصد فسفر |
درصد سیلیکون |
درصد گوگرد |
|
0.62 – 0.72 |
0.4 – 0.6 |
0.6 – 0.9 |
0.04 |
1.2 – 1.4 |
0.035 |
سایر فولادهای فنری
سایر فولادهای فنری طبق استانداردهای مختلف را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید.
|
GB |
ASTM |
JIS |
EN |
DIN |
|
55 |
1055 |
/ |
CK55 |
1.1204 |
|
60 |
1060 |
/ |
CK60 |
1.1211 |
|
70 |
1070 |
/ |
CK67 |
1.1231 |
|
75 |
1075 |
/ |
CK75 |
1.1248 |
|
85 |
1086 |
SUP3 |
CK85 |
1.1269 |
|
T10A |
1095 |
SK4 |
CK101 |
1.1274 |
|
65Mn |
1066 |
/ |
/ |
/ |
|
60Si2Mn |
9260 |
SUP6,SUP7 |
61SiCr7 |
60SiCr7 |
|
50CrVA |
6150 |
SUP10A |
51CrV4 |
1.8159 |
آنالیز شیمیایی
|
Steel Grade |
C |
Mn |
Si |
P |
S |
Cr |
Ni |
B |
Cu |
Mo |
V |
|
55 |
0.52-0.60 |
0.50-0.80 |
0.17-0.37 |
0.035 max |
0.035 max |
0.25 max |
0.30 max |
/ |
0.25 max |
/ |
/ |
|
65 |
0.62-0.70 |
0.50-0.80 |
0.17-0.37 |
0.035 max |
0.035 max |
0.25 max |
0.25 max |
/ |
0.25 max |
/ |
/ |
|
70 |
0.62-0.75 |
0.50-0.80 |
0.17-0.37 |
0.035 max |
0.035 max |
0.25 max |
0.25 max |
/ |
0.25 max |
/ |
/ |
|
75 |
0.72-0.80 |
0.50-0.80 |
0.17-0.37 |
0.035 max |
0.035 max |
0.25 max |
0.30 max |
/ |
0.25 max |
/ |
/ |
|
85 |
0.95-1.04 |
0.40 max |
0.35 max |
0.025 max |
0.025 max |
/ |
/ |
/ |
/ |
/ |
/ |
|
65Mn |
0.62-0.70 |
0.90-1.20 |
0.17-0.37 |
0.035 max |
0.035 max |
0.25 max |
0.25 max |
/ |
0.25 max |
/ |
/ |
|
60Si2Mn |
0.56-0.64 |
0.70-1.00 |
1.50-2.00 |
0.035 max |
0.035 max |
0.35 max |
0.25 max |
/ |
0.25 max |
/ |
/ |
|
50CrVA |
0.46-0.54 |
0.50-0.80 |
0.17-0.37 |
0.025 max |
0.025 max |
0.80-1.10 |
0.35 max |
/ |
0.25 max |
/ |
0.10-0.20 |
خواص مکانیکی فولادهای فنری
|
Steel Grade |
Tensile Strength Rm (Mpa) |
Yield Strength Rp0.2 (Mpa) |
Elongation A5 (%) |
Area Reduction Ratio C (%) |
|
65 |
980 min |
785 min |
9 min |
35 min |
|
70 |
1030 min |
835 min |
8 min |
30 min |
|
85 |
1130 min |
980 min |
6 min |
30 min |
|
65Mn |
980 min |
785 min |
8 min |
30 min |
|
60Si2Mn |
1275 min |
1180 min |
5 min |
25 min |
|
50CrVA |
1275 min |
1130 min |
10 min |
40 min |
کاربرد فولاد فنری
فولاد فنر طیف گسترده ای از کاربردهای مختلف را دارد. از این فولادها برای ساخت فنر، واشر، تیغه چاقو، سیستم تعلیق اتومبیل، آنتن، سیم لوازم موسیقی و ... استفاده می شود.
محصولاتی که با این نوع فولاد ساخته می شوند می توانند به صورت مداوم تحت فشار قرار گرفته، خمیده یا فشرده و کشیده شوند و دوباره به حالت اول خود بازگردند.
تنها عملیات حرارتی که بر روی فولاد فنر انجام می شود آنیل کردن در دمای پایین است.
قیمت میلگرد فنر و قیمت تسمه فنر
میلگرد فنر و همینطور تسمه فنر می تواند از آلیاژهای مختلفی ساخته شود. این مساله در کنار نوسانات بازار باعث می شود تا نتوان قیمت مشخصی برای میلگرد فنر و همچنین تسمه فنر ارائه داد. شما می توانید جهت اطلاع از آخرین قیمت میلگرد فنر و همچنین قیمت تسمه فنر با شماره تلفن 03134155 تماس حاصل فرمایید.
