فولاد ابزار سردکار چیست؟ بیایید با یک توضیح ساده و نه خیلی داغ شروع کنیم. در صنعت برای ساخت ابزارها از قالب های فولادی استفاده می شود. برخی از این ابزارها در دمای پایین ساخته می شوند. به قالب های فولادی که می توان از آن در دمای پایین و شرایط سرد، برای شکل دهی فلزات استفاده کرد فولادسردکار می گویند. ابزارهایی که با فولاد سردکار ساخته می شوند به دمایی تا حداکثر ۲٠٠ درجه سانتیگراد نیاز دارند که شرایط دمایی پایینی است. با شهر استیل در ادامه مطلب همراه شوید تا با فولادهای ابزاری سردکار بیشتر آشنا شویم.
فولاد ابزار سردکار چیست؟
در مقالات قبلی به معرفی فولاد ابزار پرداختیم و در این مقاله به صورت تخصصی به معرفی فولاد ابزار سردکار میپردازیم. فولاد ابزار سردکار (Cold Work Tool Steel) نوعی فولاد ابزار است که برای ساخت ابزارهایی که در دماهای پایین و بدون حرارتدهی زیاد کار میکنند، استفاده میشود. این فولادها به دلیل ویژگی هایی چون سختی بالا، مقاومت به سایش و چقرمگی خوب، مشهور هستند. معمولاً از این نوع فولاد برای ساخت ابزارهای برش، قالبهای سرد و دیگر ابزارهای صنعتی استفاده میشود.
در صنعت؛ اهمیت فولاد ابزار سردکار چیست؟
ابزار سردکار به دلیل ویژگیهای منحصر به فرد خود در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. این نوع فولاد در تولید ابزارهایی که نیاز به دقت بالا، مقاومت به سایش و طول عمر طولانی دارند، استفاده میشود.
صنایعی مانند خودروسازی، تولید قطعات الکترونیکی، قالبسازی و ماشینسازی از فولاد ابزار سردکار بهرهبرداری میکنند تا ابزارهای با کیفیت و بادوام تولید کنند.
بررسی ساختار شیمیایی فولادهای ابزاری سردکار
ساختار شیمیایی فولاد ابزار سردکار شامل ترکیبی از کربن و عناصر آلیاژی مانند کروم، وانادیوم، مولیبدن و تنگستن است. این عناصر به فولاد خواص منحصر به فردی از جمله سختی بالا و مقاومت به سایش میدهند. مقدار کربن در این فولادها معمولاً بین 0.6% تا 1.5% است که به افزایش سختی و مقاومت کمک میکند.
ساختار فیزیکی فولاد ابزاری سردکار چیست؟
ساختار فیزیکی فولاد ابزار سردکار معمولاً شامل ساختار مارتنزیتی است که از طریق عملیات حرارتی حاصل میشود. این ساختار به فولاد سختی و مقاومت به سایش بالا میبخشد. در برخی موارد، ساختارهای کاربیدی نیز در این فولادها دیده میشود که به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی آن کمک میکند.
انواع فولاد سردکار کدامند؟
در لیست زیر انواع فولاد ابزار آمده است که گریدهای O / A / D جز فولاد سردکار هستند و در ادامه مطلب بیشتر به آن می پردازیم.
۱. فولاد ابزاری سخت شونده با آب (Water Hardening) یا W-Grade
این نوع فولاد شامل مقادیر کربن بالاست و با خنک شدن در آب سخت میشود. از ویژگیهای این فولاد میتوان به سختی بالا و مقاومت به سایش اشاره کرد. این نوع فولاد برای ساخت ابزارهایی مانند چاقوها و تیغههای برش استفاده میشود.
۲. فولاد ابزاری سخت شونده با هوا (Air Hardening) یا A-Grade
این نوع فولاد با خنک شدن در هوا سخت میشود و دارای خواصی مانند چقرمگی بالا و مقاومت به سایش خوب است. از فولاد در ساخت ابزارهای پیچیده و قالبهای دقیق استفاده میشود.
۳. فولاد ابزاری نوع D (D Type) یا D-Grade
این نوع فولاد شامل کروم بالاست و مقاومت به سایش بسیار خوبی دارد. از آن برای ساخت ابزارهایی که نیاز به مقاومت بالای سایش دارند، مانند قالبهای سرد و تیغههای برش، استفاده میشود.
۴. فولاد ابزاری سخت شونده با روغن (Oil Hardening) یا O-Grade
این فولاد با خنک شدن در روغن سخت میشود و دارای خواصی مانند سختی و چقرمگی بالا است. از این نوع فولاد برای ساخت ابزارهای برش و قالبسازی استفاده میشود.
۵. انواع مقاوم در برابر ضربه (Shock Resisting Types) یا S-Grade
این نوع فولادها دارای چقرمگی بسیار بالایی هستند و برای ساخت ابزارهایی که تحت ضربات مکرر قرار میگیرند، مانند چکشها و ابزارهای پنوماتیک، استفاده میشوند.
۶. فولاد ابزاری گرم کار (Hot-Working) یا H-Grade
این فولادهامانند استیل ۳۱۶ برای کار در دماهای بالا طراحی شدهاند و دارای مقاومت به اکسیداسیون و تغییر شکل در دماهای بالا هستند. از این فولادها برای ساخت ابزارهای گرمکار مانند قالبهای فورجینگ استفاده میشود.
۷. فولاد ابزاری کاربرد خاص (Special-Purpose Group)
این گروه شامل فولادهایی است که برای کاربردهای خاص و منحصر به فرد طراحی شدهاند، مانند فولادهای مقاوم به سایش شدید و فولادهای با خواص مغناطیسی خاص.
کاربرد فولاد سردکار چیست؟
فولاد سردکار در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، ساخت ابزارهای دستی و صنعتی، تولید قطعات الکترونیکی، قالبسازی و تولید قطعات مکانیکی دقیق کاربرد دارد. این فولادها به دلیل خواص مکانیکی برتر و مقاومت به سایش بالا، در ساخت ابزارهایی که نیاز به دقت و دوام دارند و روی مواد در دمای محیط یا نزدیک به آن عملیات انجام میدهند، استفاده میشوند. ورق استیل ۳۰۴ نیز به خودی خود قابلیت بسیار خوبی برای شکلدهی و سختکاری در دمای محیط دارد.
- قالبهای برش و پانچ: این فولادها به دلیل سختی فوقالعاده، برای ساخت قالبهایی استفاده میشوند که ورقهای فلزی، پلاستیکی یا کاغذ را با دقت و سرعت بالا برش میدهند. پانچ استیل با توری استیل تفاوت های جزئی دارد که در مقاله تفاوت پانچ استیل با توری استیل به آن پرداختیم.
- قالبهای فرمدهی و پرس: در ساخت ابزارهایی به کار میروند که برای شکلدهی و فرمدهی ورقهای فلزی بدون حرارت (مانند بدنه خودرو) طراحی شدهاند و مقاومت به سایش آنها برای تولید انبوه حیاتی است.
- ابزارهای اندازهگیری و گیجها: به دلیل حفظ دقت ابعادی بسیار بالا در طول زمان، برای ساخت گیجهای صنعتی و ابزارهای اندازهگیری دقیق استفاده میشوند.
- تیغههای صنعتی: از این فولادها برای تولید تیغههای برش صنعتی در کارخانههای تولید پلاستیک، کاغذ و پارچه استفاده میشود، زیرا لبههای آنها برای مدت طولانی تیز باقی میماند.
- ابزارهای ماشینکاری: برای ساخت ابزارهایی مانند تیغچههای تراش، فرز و متههایی که برای کار روی فلزات سخت در دمای پایین به کار میروند، استفاده میشوند.
تفاوت فولاد گرمکار و فولاد سردکار چیست؟
فولادهای گرمکار برای برش متریالهای مختلف در دماهای بسیار بالا استفاده میشوند. به دلیل مواجهه طولانی مدت با دماهای بالا، استقامت و سختی این فولادها بیشتر است. این نوع فولاد دارای مقدار کمی کربن و درصد بالایی از آلیاژ های مختلف است که این تفاوت اساسی بین فولاد سردکار و گرمکار میباشد.
| ویژگی | فولاد گرمکار (Hot Work Steel) | فولاد سردکار (Cold Work Steel) |
| دمای کاربری | بالاتر از ۴۰۰ درجه سانتیگراد | دمای محیط (تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد) |
| خواص کلیدی | مقاومت بالا در برابر حرارت، شوک حرارتی و خزش | سختی و مقاومت بالا در برابر سایش |
| سختی (HRC) | کمتر (معمولاً ۴۰ تا ۵۵) | بیشتر (معمولاً ۵۸ تا ۶۵) |
| عناصر آلیاژی | کروم، مولیبدن، تنگستن، وانادیم | کروم، منگنز، مولیبدن |
| کاربردهای اصلی | قالبهای فورجینگ گرم، قالبهای دایکاست، قالبهای اکستروژن | قالبهای برش و پانچ، قالبهای فرمدهی سرد، تیغههای برش |
- از نظر ترکیبات شیمیایی: ترکیبات فولادهای سردکار معمولاً دارای کربن و عناصر آلیاژی مانند کروم و وانادیوم هستند، در حالی که فولادهای گرمکار شامل عناصری مانند تنگستن، مولیبدن و وانادیوم هستند که مقاومت به حرارت بالا را تضمین میکنند.
- از نظر مقاومت در برابر سایش: فولادهای سردکار به دلیل سختی بالا مقاومت به سایش خوبی دارند، اما فولادهای گرمکار برای مقاومت در برابر تغییر شکل و اکسیداسیون در دماهای بالا طراحی شدهاند.
- از نظر اکسیداسیون: فولادهای گرمکار مقاومت بیشتری در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا دارند، در حالی که فولادهای سردکار برای مقاومت به سایش و سختی در دماهای پایینتر طراحی شدهاند.
- از نظر کاربرد: فولادهای سردکار برای ساخت ابزارهای دقیق و قالبهای سرد استفاده میشوند، در حالی که فولادهای گرمکار در تولید ابزارهایی که در دماهای بالا کار میکنند، مانند قالبهای فورجینگ و ابزارهای ریختهگری، قالبهای کلهزنی سرد، فرایند اکستروژن فلزات آلومینیومی و منیزیمی، قالبریزی داغ، پرداختکاری داغ و چاقوهای برش داغ، در انواع اندازهها، شکلها و گریدهای مختلف تولید میشوند.
انواع گریدهای فولاد سردکار
فولادهای سردکار با توجه به میزان استفاده از پرکاربردترین آلیاژهای دنیا در گریدهای مختلفی تولید میشوند که هر کدام دارای خواص و کاربردهای خاصی هستند. فولادهای سردکار به سه دسته اصلی تقسیم میشوند که بر اساس نوع خنککاری در فرآیند عملیات حرارتی و میزان آلیاژهای به کار رفته در آنها دستهبندی میشوند. این دستهها شامل موارد زیر هستند:
- فولادهای سختشونده با روغن (گرید O)
- فولادهای سختشونده با هوا (گرید A)
- فولادهای پُرکربن و پُرکروم (گرید D)
هر دسته ویژگیهای منحصربهفردی برای کاربردهای خاص ارائه میدهد. فولادهای گرید O برای کاربردهای عمومی مناسب هستند و سختی و مقاومت به سایش خوبی دارند. فولادهای گرید A با خنککاری در هوا، کمترین اعوجاج و تغییر شکل را دارند که برای ابزارهای دقیق حیاتی است. در نهایت، فولادهای گرید D که بالاترین درصد کربن و کروم را دارند، مقاومت به سایش فوقالعادهای ارائه میدهند و برای ابزارهایی که نیاز به طول عمر بالا دارند، ایدهآل هستند.
| دسته (گروه) | ویژگیهای اصلی | گریدهای رایج | کاربرد نمونه |
| سختشونده با روغن (O) | مقاومت به سایش و سختی خوب؛ کاربرد عمومی | O1, O2, O6 | تیغهها، قالبهای عمومی، حدیده |
| سختشونده با هوا (A) | کمترین اعوجاج در عملیات حرارتی؛ چقرمگی خوب | A2, A4, A8 | قالبهای برش دقیق، قالبهای سوراخکاری |
| پُرکربن و پُرکروم (D) | مقاومت به سایش فوقالعاده بالا | D2, D3, D7 | قالبهای کشش عمیق، قالبهای برش فلزی ضخیم |
- گرید A: این گرید دارای مقاومت به سایش و چقرمگی بالاست و برای ساخت ابزارهای دقیق و قالبهای سرد استفاده میشود. گرید A در حین عملیات حرارتی، کمترین تغییر شکل ساختاری را به دلیل درصد بالای کروم تجربه میکند. سایر ویژگیهای این گرید شامل سختی بالا و توانایی حفظ لبه تیز است.
- گرید O: این گرید دارای سختی و مقاومت به سایش بالاست و معمولاً برای ساخت ابزارهای برش، قالبهای دقیق و قطعات صنعتی که نیاز به مقاومت بالا دارند، استفاده میشود. ساخت بوشها، دریلها، میلهها، حدیدهها، گیرههای ماشین تراش و ابزارهای رزوهکاری پیچ از مهمترین کاربردهای گرید O است.
- گرید D: این گرید دارای درصد بالایی از کربن و کروم (بین ۱۰ تا ۱۳ درصد) و مقاومت به سایش بسیار خوبی است و برای ساخت ابزارهایی که نیاز به مقاومت بالای سایش دارند، استفاده میشود. فولاد سردکار گرید D میتواند سختی خود را تا دمای ۴۲۵ درجه سانتیگراد حفظ کند.
قیمت فولادهای ابزاری سردکار
قیمت فولاد سردکار در بازار به عوامل مختلفی مانند ترکیب شیمیایی، درجه خلوص، فرآیند تولید و نیازهای خاص بازار بستگی دارد. کیفیت مواد اولیه، تکنولوژی استفاده شده در فرآیند تولید و هزینههای انرژی نیز بر قیمت نهایی این نوع فولاد تاثیرگذار است.
آیا فولاد سردکار با محیط زیست سازگار است؟
فولاد سردکار به دلیل قابلیت بازیافت بالا و استفاده مجدد از مواد اولیه، سازگار با محیط زیست محسوب میشود. فرآیند تولید این فولادها نیز با پیشرفت تکنولوژی بهینهتر شده و میزان آلایندههای محیطی کاهش یافته است. با این حال، همچنان نیاز به بهبود مستمر فرآیندها برای کاهش بیشتر تاثیرات زیستمحیطی وجود دارد.
Cold work tool steels are essentially high carbon steels, which contain relatively low alloy additions of tungsten, manganese, chromium and molybdenum. These alloy additions increase hardenability, permitting oil quenching with less distortion than with the W series. These are relatively inexpensive steels, and their high carbon content produces adequate wear resistance for short run applications. It is used for all types of blanking and forming dies, gauges, collets, etc.
فولادهای ابزار کار سرد اساساً فولادهایی با کربن بالا هستند که حاوی آلیاژهای نسبتا کم تنگستن، منگنز، کروم و مولیبدن هستند. این آلیاژهای افزودنی سختی پذیری را افزایش می دهند و اجازه می دهند روغن با اعوجاج کمتری نسبت به سری W خاموش شود. اینها فولادهای نسبتاً ارزانی هستند و محتوای کربن بالای آنها مقاومت سایش مناسبی را برای کاربردهای کوتاه مدت ایجاد می کند. برای انواع قالب های بلانکینگ و شکل دهی، گیج، کلت و غیره استفاده می شود.
استانداردهای بینالمللی فولاد سردکار
استانداردهای بینالمللی فولاد سردکار توسط سازمانهای مختلفی مانند انجمن آمریکایی آهن و فولاد (AISI)، انجمن مهندسین خودرو (SAE)، سازمان بینالمللی استانداردسازی (ISO) و سازمانهای ملی مانند DIN آلمان تدوین میشوند. این استانداردها به منظور تضمین کیفیت، یکنواختی و قابلیت تبادلپذیری محصولات فولادی در سطح جهانی ایجاد شدهاند.
برای مثال، فولاد ابزار سردکار گرید D2 در استاندارد AISI، در استاندارد آلمان با نام DIN ۱.۲۳۷۹ و در استاندارد ژاپن با نام SKD11 شناخته میشود. این استانداردها ترکیب شیمیایی دقیق فولاد، خواص مکانیکی مورد انتظار، روشهای عملیات حرارتی توصیه شده و روشهای آزمون را مشخص میکنند تا تولیدکنندگان و مصرفکنندگان بتوانند به راحتی از کیفیت محصول اطمینان حاصل کرده و آن را در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار دهند.
فروشگاه شهر استیل عرضه کننده انواع ورق استیل ضد زنگ صنعتی،ورق استیل نگیر، ورق استیل بگیر و دکوراتیو با بهترین قیمت بازار و ارائه ضمانت اصالت آلیاژ است. برای دریافت مشاوره رایگان خرید و استعلام قیمت استیل از طریق شماره 02168559 با کارشناسان شهر استیل تماس حاصل فرمایید.
سخن پایانی
یکی از انواع فولاد مهم در صنایع، فولاد سردکار است که در این مقاله آن را بررسی کردیم. فولاد یکی از اساسی ترین مواد در صنعت مدرن جهان است که با ترکیبی از آهن و کربن به نسبتهای مختلف ساخته می شود. وجود کربن و دیگر عناصر آلیاژی به فولاد خواص فیزیکی و مکانیکی منحصر به فردی میبخشد که آن را برای کاربردهای مختلف صنعتی و ساختمانی ایدهآل میکند. از جمله فولاد سردکار که درصد کربن بالا و عناصر آلیاژی کمی دارد.
