صفر تا صد فولاد فنر و کاربردهای آن؛ فولاد فنر یک نوع فولاد آلیاژی است که با استفاده از ترکیبات ویژه تهیه می‌شود. این ترکیبات، خواص مکانیکی مناسبی مانند استحکام، چقرمگی و مقاومت در برابر سایش را به آن می‌دهد. به همین دلیل، فولاد فنر برای تولید فنرها، قطعات خودرو، تجهیزات صنعتی و سایر کاربردهایی که بارهای دینامیکی و استاتیکی را تحمل می‌کنند، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد فنر چیست؟
فولاد فنر به عنوان یکی از انواع فولادهای استفاده شده در سیستم‌های تعلیق اتومبیل و صنعتی شناخته می‌شود. یکی از مهمترین خصوصیاتی که در ساخت فنر با استفاده از فولاد مورد توجه قرار می‌گیرد، استحکام تسلیم است. استحکام تسلیم، توانایی فولاد فنر را در مقاومت در برابر خمش و تا حد زیادی، بازگشت به حالت اولیه تعیین می‌کند. بنابراین، فولاد آلیاژی برای فنرها باید برخی ویژگی‌ها را دارا باشد، از جمله مقاومت در برابر نیروهای پیچشی و خمشی بدون ایجاد اعوجاج یا کج شدگی.
نحوه تولید فولاد فنر
نوعی فولاد که به عنوان فولاد فنر مورد استفاده قرار می‌گیرد، از آلیاژهای کربن با میزانی متوسط تا زیاد تشکیل شده است. درصد کربن در این فولادها معمولاً در بازه 0.5 تا 1 درصد متغیر است. همچنین، بسته به نوع کاربرد فولاد فنر، آلیاژهای دیگری مانند منگنز و سیلیکون به آن اضافه می‌شوند. سیلیکون یک آلیاژ است که استحکام فولاد فنر را افزایش می‌دهد.
پس از ریخته شدن، تمام این مقاطع فولادی سخت شده و سپس سرد می‌شوند تا استحکام تسلیم آنها بهبود یابد. محصولات فولاد فنر عموماً به صورت سیم کشیده تولید می‌شوند. فولاد فنر معمولاً به عنوان "فولاد فنر آنیل شده" شناخته می‌شود و با عنوان "فولاد استفاده عمومی" در بازار شناخته می‌شود.
همچنین پیشنهاد می‌شود مقاله تفاوت تیغه های استیل بر با آهن بر را نیز مطالعه نمایید.
برای ساخت فنرهای کوچک، معمولاً از نوعی فولاد استفاده می‌شود که نیازی به عملیات حرارتی نداشته باشد، که این امر تولید فنر را آسان می‌کند. تنها عملیات حرارتی مورد استفاده برای این فنرها، آنیل کردن در دماهای پایین است که برای آزاد سازی کرنش در هنگام تغییر شکل فنر استفاده می‌شود.
فنرهای فولادی به شکل میله‌های گرد یا مسطح و همچنین سیم، ورق یا نوار تولید و بسته‌بندی می‌شوند. با استفاده از ترکیبات مناسب در آلیاژ فولاد فنر، طراحی صحیح و انجام دقیق مراحل تولید، عمر خستگی بیشتر، کاهش پیچیدگی و افزایش میزان تولید را فراهم می‌کند. بیشتر فنرها مقاومت نسبت به جابجایی خطی دارند و به همین دلیل به آنها فنرهای خطی نیز گفته می‌شود.
مشخصات فولاد فنر
فولاد فنر به دلیل استحکام تسلیم بالا، از انعطاف پذیری بالایی برخوردار است و قابلیت شکل‌پذیری و انجام عملیات حرارتی منحصربه‌فردی دارد. به همین دلیل، در ساخت انواع فنرها از آن استفاده می‌شود. این نوع فولادها دارای مقاومت کششی بالا هستند تا بتوانند خاصیت الاستیسیته مورد نیاز و مقاومت در برابر سایش و ارتعاش را فراهم کنند.
کاربرد فولاد فنر
فولادهای فنری به دلیل استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خستگی، بهترین مواد برای ساخت فنرها هستند. این مواد قادرند بدون تغییر شکل دائمی، نیروهای زیادی را تحمل کنند و همچنین می توانند به صورت مکرر شکل تغییر دهند و سپس به حالت اولیه خود بازگردند.
فولادهای فنری، علاوه بر استفاده در تولید فنرها، کاربردهای متنوعی در صنعت ابزار برش دارند. با داشتن محتوای کربن بالا و سختی مناسب، این فولادها به موادی بادوام، تیز و مناسب برای برش مواد سخت تبدیل می‌شوند. با استفاده از آنها، ابزارهای برش قادر به تحمل حرکات مکرر بدون شکست یا سایش زودرس می‌شوند
علاوه بر این، فولادهای فنری در صنعت خودروسازی نیز به طور گسترده استفاده می‌شوند. بدلیل استحکام، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر خوردگی، این فولادها عموماً برای تولید اجزای تعلیق مورد استفاده قرار می‌گیرند. اجزایی مانند فنرهای سیم پیچ و میله‌های تثبیت کننده که وظیفه تحمل نیروهای وارد شده از سطح جاده و محافظت از خودرو در برابر ضربه و حرکت جانبی را بر عهده دارند. قیچی هیدرولیک 60 سانتیمتر تک جک
کاربرد مهم و اساسی فولاد فنری در ساخت فنرها است. در واقع فنرها قطعاتی هستند که انرژی مکانیکی را جذب و ذخیره می نمایند و سپس آن را آزاد می‌کنند. فنرها در طیف گسترده‌ای از صنایع استفاده می‌شوند، از جمله:
- اسباب بازی‌ها
- تجهیزات پزشکی
- ابزارهای موسیقی
- ماشین آلات صنعتی
- سیستم های تعلیق خودرو
این فولاد برای تولید انواع فنرها نیز استفاده می شود، از جمله:
- فنرهای بزرگ
- فنرهای فشاری
- فنرهای کششی
- فنرهای پیچشی
سخن پایانی
فنر، یکی از قطعات پرکاربرد در بسیاری از وسایل روزمره از خودکارها تا خودروها، است. استفاده اصلی در ساخت فنر از متریال فولاد است. اما باید توجه داشت که هر نوع فولاد، مناسبی برای ساخت فنر نیست و نیاز به انتخاب گریدهای خاصی دارد. فنرها از جنس‌های مختلف فولادی ساخته می‌شوند، اما معیارهایی مانند انعطاف‌پذیری، استحکام و مقاومت در برابر خستگی در انتخاب گرید فولاد تأثیرگذار هستند. برای ساخت فنرها، فولادهایی با ترکیبات مناسب و پروفیل‌های خاص انتخاب می‌شوند تا فنرها بتوانند فشارها و حرکات دوره‌ای را تحمل کنند و عملکرد بهینه‌ای داشته باشند.
