مشکلات تولید قطعات از فولاد ضدزنگ

مقدمه ای برفولاد ضدزنگ :فولاد ضد زنگ، آلیاژی با پایه آهن است که حداقل ۱۰,۵ درصد کروم دارد. اضافه کردن عناصر دیگر و افزایش میزان کروم باعث افزایش مقاومت به سایش ، مقاومت به حرارت و بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی آن میشود. فولاد های ضدزنگ در چهار گروه اصلی کلاسه بندی میشوند ، ممکن است گروه پنجمی تحت عنوان - Precipitation Hardening Steel - بعنوان یک نمونه محصوص از فولاد های ضدزنگ مارتنزیتی نیز در نظر گرفته شود.

فولاد های ضد زنگ آستنیتی :
این گروه که با سری ۳۰۰ مشخص میشود شامل کروم و مقدار زیادی نیکل است. این گرید ها را میتوان با کارسرد و نه با عملیات حرارتی سخت کرد ، در شرایط آنیل شده ساختار میکروسکپی شامل آتسنیت غیرمغناطیسی است ، اما این فولاد ها ممکن است در اثر عوامل همچون جوشکاری و تغییرشکل ، اندکی مغناطیسی شوند . فولاد های ضد زنگ آستنیتی بسته به میزان عناصر آلیاژی مقاومت به خوردگی متفاوی دارند. عناصر افزودنی همچون مولیبدن و نیتروژن ، مقاومت به خوردگی را افزایش میدهدو این فولاد ها خواص کشش عالی دارند و نوع ۳۰۴ ( ۱۸درصد کروم - ۸ درصد نیکل ) و نوع ۳۱۶ (۱۶درصد کروم و ۱۰درصد نیکل و ۲ درصد مولیبدن )از مشهورترین گرید های این گروه هستند.

فولاد های ضدزنگ فریتی ( اشاره به عکس بالا) : 
فولاد های استینلس استیل فریتی با سری های ۴۰۰ معرفی میشوند. آنها آلیاژ کروم هستند که فقط توسط کار سرد به اعتدال سخت میشوند. گریدد های فریتی را نمیتوان با عملیات حرارتی سخت کرد . این فولاد ها همیشه مغناطیسی هستند و شکل پذیری و مقاومت در مقابل خوردگی خوبی دارند . نوع ۴۳۰ ( دارای ۱۶درصد کروم ) فولاد رایج این گروه است که مصارف عمومی زیادی دارد.


فولاد های ضدزنگ مارتنزیتی :
این گروه نیز با سری ۴۰۰ مشخص میشود اما کربن آن بالاست و امکان سخت شدن از طریق عملیات حرارتی را دارد ، نوع۴۱۰ (۱۱,۵ درصد کروم) فولاد رایج این گروه است.


فولاد های ضدزنگ دوبلکس Duplex : 
ساختار میکروسکپی این نوع فولاد ها شامل تقریبا نسبت مساویی فریت و آستنیت است ، خواص مکانیکی آن نیز ترکیبی از خواص هر دو جزء اس ، فولاد های ضدزنگ دوبلکس ترکیبی از مقاومت به خوردگی مطلو و استحکام بالا و چقرمگی خوب است. نوع ۲۲۰۵ (۲۲ درصد کروم ، ۳درصد مولیبدن ، ۵درصد نیکل) فولاد رایج این گروه هست.

مشکلات تولید قطعات استینلس استیل :
برای شکل دهی سرد فولادهای ضدزنگ از تجهیزات و روشهای سنتی میتوان استفاه کرد ، به علت استحکام تسلیم بالاتر و نرخ کارسختی سریعتر ، توان و نیروی مضاعف از فولادهای کم کربن لازم است ، پرس و قالبها باید صلبیت و استحکام بالایی در مقابل نیروهی زیاد را داشته باشند.

برش گیوتین-قیجی ( Shearing ) :
پرس های سنتی برای برش استینل استیل به کار برده میشوند ، اما ظرفی برش تقریبا ۲۵ تا ۶۰ درصد کمتر از مقدار اسمی پرس خواهد بود ، چون ظرفیت پرس ها معمولا با توانایی برش ماکزیمم ضخامت فولاد کربن تعیین میشود . رابطه بین ظرفیت اسمی گیوتین و ظرفیت برش فولاد ضد زنگ بدین شرح است : اگر ظرفیت اسمی گیوتین برای فولادکم کربن ، ضخامت ۰,۴ اینچی باشد برای استینلس استیل فریتی ۰.۳ اینچ و برای فولاد استینلس استیل آستنیتی ضخامت قابل برش ۰.۲ اینچی و درنهایت برای فولاد استینلس دوبلکس ۰.۱۵ اینچ است. عمل برش برای استینلس آستنیتی و فریتی آنیل شده شبیه فولادهای کربنی است ، به علت نرمی بیشتر و کار سختی نفوذ بیشتر تیغه برای شروع برش فولاد آستنیتی لازم است. تنظیم صحیح کلیرانس تیغه بسیار حساس است ، کلیرانس بسته باعث افزاش فرسایش تیغه و کلیرانس بیشتر باعث کشیدن ورقه روی تیغه و درنهایت باعث فرسایش تیغه و برش نامناسب میشود. لقی بین تیغه های برش باید کافی باشد تا از برش ثانویه جلوگیری شود ، کلیرانس مناسب وقتی حاصل میشود که ۴۰درصد ضخامت ورق بعد از برش براق شده باشد . عموما کلیرانس در حدود ۵درصد ضخامت ورقا برای ۰,۰۶۲اینچ و بیشتر است و ۳درصد ضخامت برای مواد زیر ۰.۰۶۲ است. تغییر زاویه برش (براده) راهکاری برای کاهش تناژ لازم برای برش استینلس استیل است ، یک شیب ۱ به ۴۰ ، زاویه برش ۱,۵درجه را میدهد که حداقل زاویه برشی است که باید اسفاده گردد. زاویه برش (زاویه براده) کوچک نیرو و توان بیشتری را لازم دارد ولی دفرمگی کمتر حاصل میشود. زاویه برش بزرگتر نیروی لازم را کاهش میدهد اما نیروی کلمپ بیشتر لازم است و دفرمگی بیشتر میشود.


اره کاری :
استینلس استیل را میتوان با اره های دستی و یا ماشینی برید ، تیغه های HSS برای همه نوع اره کاری پیشنهاد میشوند ، اره کاری گریدهای فولاد استینلس استیل آستینتی سری ۳۰۰ به دلیل کار سختی بالا خیلی مشکل است ، برای برش این نوع فولاد ها باید از پیشروی مناسب با روغن کاری ممد در ناحیه برش استفاده کرد. اگر تیغه نتواند برش دهد و فقط روی سطح بلغزد تیغه اره باعث کار سختی سطح شده و کار برش را سخت تر میکند و تیغه سریع فرسوده میشود. در طول کورس برگشت اره باید از سطح بلند شود تا موجب کارسختی نشود.
اره نواری برای برش فولاد استینلس آستنیتی به طور گسترده استفاده میشود. این اره ها برای برش خط مسقیم و کانتور برش روی فولاد تخت ، برش فلانج قطعات کشش عمیق و برش میله لوله و قطعات مشابه مناسب هستند.
اره های نواری High-Speed tool Steel طول عمر و سرعت بیشتری از تیغه اره های کربن بالای فولادی دارند.


سنبه و ماتریس ( Blanking and Punching ) :
در بلانک زنی ( پرسکاری ) فولاد های ضدزنگ به دلیل استحکام برشی بالا نیروی بیشتری از فولاد کربنی با همان ضخامت لازم است ، برای شروع برش عمق نفوذ برای فولاد ضدزنگ آستنیتی بیشتر است تا برش کامل شود . بلانک زنی و سوراخکاری ( Piercing T Punching , Blanking ) را میتوان بدون روغن کاری انجام داد . اما استفاده از روغن کاری باعث کاهش توان لازم و بهبود عمر ابزار میشود.
کلیرانس بین سنبه و ماتریس مهم است ، برای ورق کلیرانس در هر طرف باید ۱۰ ا ۱۵ درصد ضخامت ورق باشد. بهترین کلیرانس در تجربه بدست می آید .کلیرانس بسته ، هم راستایی دقیق اجزاء پرس و قالب را میطلبد و باعث فرسایش سریعر ابزار میشود ، کلیرانس زیاد هم باعث کشیده شدن ورق و پلیسه بیشتر خصوصا در ورق های آستنیتی میشود.
برای کاهش نیروی برش در بلانک زنی فولادضد زنگ آتسنیتی سنبه براش را زاویه دار میسازند. اگر بلانک ( قطعه ای که از ماتریس می افتد) قطعه نهایی باشد زاویه برش باید روی ماتریس اعمال شود و سنبه باید تخت باشد تا از دفرمگی قطعه جلوگیری شود.اگر تکه خروجی از ماتریس ، دورریز باشد و سوراخ ایجاد شد قطعه مدنظر باشد اید سنبه را زاویه دار کرد تا تختی قطعی باقی بماند.
شوک و خراشیدگی و ساییدگی در ذات عملیات بلانک زنی و پانچ اس ، نوع فولاد ابزار استفاده شده بستگی به وظیفه خواسته شده و نرخ تولید دارد ، با عملیات حرارتی مناسب با کونچینگ و تمپر حساب شده میتوان ترکیبی از سختی مقاومت به سایش و چقرمگی لازم را بدست آورد.

فرمینگ فولاد های ضد زنگ :
فرمینگ با پرس بریک : پرس بریک ، فولاد ضدزنگ آستنیتی را با درنظر گرفتن استحکام بالاتر و برگشت فنری بیشتر شبیه فولاد کربنی شکل میدهد. به خاطر شکل پذیری بالای فولاد ضدزنگ آستنیتی آنیل شده میتوان در شعاع خم کم همچون فولاد کربنی با گیچ یکسان شکل داد. گرید های فریتی و رول سرد تمپر شده شعاع بزرگتری از فولاد آستنیتی آنیل شده لازم دارند. هنگام خم کردن یک قطعه کورس ابزار باید تا انجا که ممکن است کوتاه باشد.
هنگامی که تلرانس بسیار بسته است ، Ironing (اتوشدن) اتفاق می افتد و باعث افزایش کارسختی و نازک شدن ضخامت قطعه کار میشود. کلیرانس بین سنبه و ماتریس باید در حدود ۱۰درصد ضخامت مواد باشد. ماتریس باید کاملا پولیش شدهه و از هر عیب سطحی عاری باشد تا از ایجاد عیب روی قطعه نهایی جلوگیری کند . نیروی لازم برای خم کاری فولاد ضد زنگ آنیل شده ۵۰ تا ۶۰ درصد بیشتر از فولاد کربنی است و به دلیل استحکام بیشتر فولاد نورد سرد تمپر شده توان لازم از این مقدار نیر بیشتر است . اگر فرمینگ شامل کشش باشد ، روغن کاری نیز لازم است.

برای عضویت در کانال تلگرام فولاد حامیران کلیک کنید