کاربردهای صنعتی مفتول فولادی

كيفيت و كاربرد مفتول فولاد كربني

به‌منظور توليد سيم فولاد‌كربني از مفتول، كه‌ در‌‌كاربردهاي خاص مورد نياز است، روش‌هاي بازرسي و كنترل ساخت با‌ هدف اطمينان از تميزي‌كار، حذف عيوب‌داخلي1 و پرهيز از عيوب سطحي2 صورت پذيرد. كيفيت‌ها و كاربردهاي مختلف مفتول فولادي كربني، عبارتند از:

1 . مفتول با كيفيت‌صنعتي

اين مفتول از فولاد كم‌كربن و فولاد متوسط‌كربن با‌ حد پاييني ساخته مي‌شود و اساساً براي كشش سيم مورد استفاده قرار مي‌گيرد. چنين مفتولي، به شكل صرفاً نورد شده و يا در شرايط عمليات‌حرارتي شده، قابل دسترسي است. مفتول كم‌كربن با قطر 6/5 ميلي‌متر‌ را مي‌توان بدون نياز به مرحله بازپخت‌ مياني3 تا قطر 2 ميلي‌متر با 5 عبور و مفتول متوسط كربن با حد پاييني را با 4 عبور، كشيد.

2 . مفتول براي ساخت‌زنجير

مفتول‌هايي‌كه براي ساخت‌ زنجيرهاي‌‌جوشكاري مقاومتي‌ شده4، مورد استفاده قرار مي‌گيرند، از فولاد كم‌كربن و متوسط‌كربن با حد پاييني تهيه‌ مي‌شوند. مشخصه‌هاي: يكنواختي خوب جوشكاري و حذف عيوب داخلي، اساساً براي اين‌كاربرد مفيد هستند. مفتول لازم براي ساخت زنجير‌جوشكاري ذوبي ‌شده5، از فولاد كم‌كربن ناآرام6 تهيه مي‌شود كه اغلب از روش ريخته‌گري مداوم به‌دست مي‌آيد.

3 . مفتول براي ساخت سيم نازك

اين مفتول، براي كشش سيم تا قطرهاي كوچك مناسب است و بدون عمليات بازپخت‌مياني و يا تنها با يك مرحله عمليات، به‌دست مي‌آيد. مفتول با قطر 6/5 ميلي‌متر را مي‌توان بدون ‌اينكه به‌عمليات بازپخت مياني نياز باشد، مستقيماً به سيمي با قطر 9/0 ميلي‌متر تبديل‌ كرد.. سيم نازكتر از 9/0 ميلي‌متر براي‌ساخت محصولاتي نظير سرندهاي با مش بسيار ريز7، معمولاً در 2 مرحله كشيده مي‌شود:

1 . كاهش تا حد‌‌اندازه مياني نه‌ كمتر از 9/0 ميلي‌متر

2 . بازپخت و كشش مجدد به حد‌اندازه‌ نهايي

براي ساخت سيم نازك‌ كه معمولاً مفتول آن از طريق نورد فولادهاي 1005 يا 1006 به‌دست مي‌آيد، از‌ روش‌هايي‌ خاص به‌مظور فراهم‌سازي سطح تمام‌شده خوب و حذف عيوب، استفاده مي‌شود. توليد‌كننده، ممكن‌است‌ مفتول‌ را در‌معرض‌ آزمايش‌هايي نظير شكست يا حكاكي در‌حد مشاهده چشمي8 قرار دهد.

4 . مفتول‌بري پرداخت‌كاري سرد9

از اين مفتول براي كشش و تهيه مفتول‌هاي نازك پرداخت سرد شده، استفاده مي‌شود. ساخت آن به‌ منظور اطمينان از شرايط سطحي مناسب، كاملاً كنترل شده ‌است.

5 . مفتول براي كله‌زني، اكستروژن سرد و نورد سرد

مفتول مورد استفاده در كارهاي آهنگري، كله‌زني، اكستروژن سرد و يا نورد سرد سيم، از طريق كنترل دقيق عمليات ساخت تهيه مي‌شود. به‌منظور اطمينان از حذف عيوب داخلي و سطحي، آزمايش‌ها و بازرسي‌هايي به‌هنگام نورد، صورت مي‌گيرد. در فولادهاي با كربن بيشتر، انجام عمليات حرارتي به‌عنوان بخشي از فرايند نورد سيم، بسيار مهم است. براي عمليات كله‌زني معمولي درپوش‌هاي شش‌گوش، استفاده از فولادهاي كله‌زني در حد بالاتر (1016 تا 1038) براي كشش مفتول‌هاي بازپخت‌شده، مناسب است. براي عمليات كله‌زني در حد بالاتر، سيم فولادي 1016 تا 1038 مي‌بايستي از مفتولي كشيده شود كه عمليات بازپخت كروي كردن بر روي آن انجام شده و يا مفتولي مورد استفاده قرار گيرد كه در حين عمليات بازپخت شده، است. براي كله‌زني و آهنگري در حالات شديد‌تر، بايد از مفتول فولادي 1016 تا 1541 كه در حين فرايند با پس از اتمام آن، بازپخت كروي‌شده است، استفاده كرد. چنين مفتولي براي عمليات خاص كله‌زني نظير ايجاد فرورفتگي در سر پيچ10 (پيچ‌هاي آلن) توصيه نشده است.

در تهيه مفتول براي كله‌زني، آهنگري و يا اكستروژن سرد در فولادهاي آرام با مقدار كربن 16/0 درصد يا بيشتر (نوع

AISI 1016 و يا بالاتر) ‌اندازه دانه‌هاي آستنيت و مسئله كربن‌زدايي را مي‌بايستي كنترل كرد. چنين فولادهايي را مي‌توان با توجه به نوع عمليات حرارتي و كاربرد نهايي، با دانه‌بندي ظريف يا درشت11 آستنيت، توليد كرد. حداكثر مقدار مجاز كربن‌زدايي (كه‌عبارت‌است از مقدار متوسط عمق لايه فريت آزاد به اضافه لايه كربن‌زدايي جزئي - كل عمق تاثير پذيرفته- و نيز متوسط عمق لايه فريت آزاد به تنهايي) در جدول 1، ارائه شده‌ است.

جدول 1: مقدار مجاز كربن‌زدايي

در محصول ساخته شده، اگر حدود دامنه كمتري از كربن‌زدايي (نسبت به آنچه‌كه در اين استاندارد آمده است مورد نياز باشد، يكي ساختن وسايل براي كنترل مقدا‌ركربن در فرايند بازپخت، ضروري به‌نظر مي‌رسد. به‌هنگام وجود مغايرت در نتايج آزمايش كربن‌زدايي، مرسوم است كه براي كاربرد خاص، آزمايش‌هاي عمليات حرارتي بر‌ روي محصول تمام شده انجام شوند.

6 . مفتول براي ساخت پيچ‌چوب12

اين مفتول از نوع فولاد كم‌كربن گوگرد‌دهي‌شده و يا معمولي، براي كشش و تبديل به سيم بوده و تنها در ساخت پيچ‌هاي چاك‌دار (نه پيچ‌هاي آلن) با ديگر پيچ‌هاي داراي اشكال خاص، به‌كار مي‌رود.

7 . مفتول براي ساخت مهره بدون دورريز13

چنين مفتولي، از طريق عمليات كنترل ‌شده ساخته مي‌شود و در معرض بازرسي‌ها و آزمايش‌هاي طراحي شده، قرار مي‌گيرد تا از حذف عيوب داخلي، جدايش14، و عيوب سطحي، اطمينان حاصل شود و به‌هنگام عمليات كله‌زني سرد، سوراخكاري سرد15 و قلاويزكاري16، مشكلي پيش نيايد. اين نوع مفتول، معمولاً از فولادهاي كم‌كربن گوگرددهي شده، ساخته مي‌شود. البته گاهي آن را از فولادهاي كم‌كربن معمولي نيز مي‌سازند كه مقدار كربن آنها بيشتر از نوع اولي است و درصد فسفر و گوگرد نيز از 035/0 و 045/0 درصد تجاوز نمي‌كند. در تهيه فولاد گوگرددهي‌شده براي اين نوع مفتول، مي‌توان از شمش ريختگي مداوم يا تك‌بار17 استفاده كرد. در فرايند توليد شمش، مقدار گوگرد لازم گاهي از خلال افزودني‌هايي كه در فولاد ناآرام معمولي به قالب افزوده مي‌شود، به‌دست مي‌آيد. هدف از چنين عملياتي، تهيه شمشي فولادي است كه اطراف آن به‌صورت يك قالبي با گوگرد كم، درآمده، در حالي‌كه مقطع داخلي آن پر از گوگرد است و به‌همين دليل، براي ساخت مهره و عمليات سوراخكاري و دنده‌زني، مناسب است.

هنگامي كه مقدار زيادي گوگرد در خلال افزودن به قالب، به‌دست مي‌آيد، آناليز گوگرد را بايد براساس شمشال جامد، تعيين كرد نه ذوب. مقدار گوگرد در اين نوع فولادها معمولاً 13/0 - 08/0 درصد و يا 09/0- 04/0 درصد است. به‌دليل عملياتي كه در تهيه فولاد به‌كار مي‌رود و نيز درجه جدايش گوگرد، مقدار گوگرد ممكن است در نقاط مختلف يك شمشال، با محدوده تعيين‌شده، تفاوت داشته باشد. با استفاده از فرايند‌ ريخته‌گري مداوم در تهيه فولاد گوگرددهي شده، اساساً مقدار گوگرد در مقايس با فرايند شمش‌ريزي تك بار، همگن‌تر است. ريخته‌گري مداوم، معمولاً از بروز عمليات ناآرام‌سازي فولاد، جلوگيري مي‌كند.

8 . مفتول براي عمليات كله‌زني سرد در حالت شديد و اكستروژن سرد

از اين نوع مفتول، براي حالات شديد شكل‌دهي سرد تك‌ مرحله‌اي كه ‌در آنها انجام عمليات حرارتي مياني و بازرسي امكان‌پذير نيست، استفاده مي‌شود. به‌منظور اطمينان از حذف عيوب داخلي و سطحي، عمليات توليد مفتول با اين كيفيت، بايد كاملاً كنترل شده‌ باشد. براي اغلب عمليات دشوار، از فولادي كاملاً آرام با دانه‌بندي ريز، استفاده مي‌شود. معمولاً سيم ساخته‌شده از اين نوع مفتول معمولاً يا به‌هنگام نورد و يا پس از آن، تحت عمليات بازپخت كروي‌كردن قرار مي‌گيرد و محدوده‌هاي كربن‌زدايي و فولادهاي مورد استفاده، همان‌‌است كه در قسمت پنجم تشريح شد.

9. مفتول براي جوشكاري

اين نوع مفتول، به‌عنوان فلز پركننده18 در جوشكاري گازي يا قوس الكتريكي، مورد استفاده قرار‌‌مي‌گيرد. براي ساخت آن، از شمشال فولادي كم‌كربن ناآرام تك‌بار و ترجيحاً فولاد ريخته‌گري مداوم، ساخته مي‌شود. اين نوع مفتول، در چند محدوده مخلتف از تركيب شيميايي، تهيه مي‌شود. آناليز ذوب در مورد مفتول كم‌كربن مورد مصرف‌ در جوشكاري قوسي، عبارت‌ است از: 　

مفتول لازم براي سيم جوشكاري، شامل استثنائي در عمليات عمومي است. به‌بياني ديگر فولاد ناآرام و يا فولاد بسيار ناآرام19، معمولاً در معرض آناليز محصول قرار نمي‌گيرد. تجارب امروزي، ضرورت كنترل شديد تركيب شيميايي را نشان‌داده و به‌همين علت از بخش‌هايي از شمش استفاده مي‌شود كه با محدوده كاربردي براي مفتول جوشكاري تطابق دارند. به‌ اين نوع بازرسي محصولات، ممكن است در اغلب مفتول‌هاي جوشكاري ساخته شده با فولاد ريخته‌گري مداوم، نياز نباشد.

كيفيت و كاربرد مفتول فولاد آلياژي

ساخت مفتول‌هاي فولاد آلياژي، متضمن انتخاب دقيق مواد اوليه براي ذوب، عمليات صحيح فولاد‌سازي، دورريز20 مشخص در زماني‌كه شمش به‌صورت تك‌بار ريخته مي‌شود، آماده‌سازي شمشال و بازرسي‌ها و آزمايش‌هاي جامع و شامل، است.

مفتول‌هاي فولاد آلياژي، براي ساخت قطعات قسمت‌هاي مختلف هواپيما كه تحت تنش‌هاي بالا يا بحراني هستند، به‌كار مي‌رود. از فولاد آلياژي، براي ساخت ياتاقان‌هاي ساچمه‌اي يا غلتكي21 ضداصطكاك، استفاده مي‌شود. فولادهاي كربن‌دهي شده22، نظير: 4118 و 4320 و 4620 و 4720 و 8620 و يا فولادهاي كرم‌دار پركربن سخت‌ شده نظير:

E51100 و E52100، از اين نوع هستند.

انواع مختلف كيفيت استاندارد مفتول‌هاي فولاد آلياژي عبارتند از:

1. مفتول فولاد آلياژي براي كله‌زني سرد

از اين نوع فولاد، در كاربردهايي نظير عمليات كله‌زني، آهنگري يا اكستروژن، استفاده مي‌شود. مثلاً قطعاتي نظير: اتصالات (پيچ‌ها، پيچ‌هاي گوشواره‌اي، درپوش‌ها)، ساچمه‌ها و غلتك‌هاي ياتاقان‌هاي ضد اصطكاك.

2. مفتول فولاد آلياژي براي موارد خاص كله‌زني سرد

از اين نوع مفتول در مواردي استفاده مي‌شود كه به تغيير شكل زياد پلاستيك سرد نياز باشد. در اين حالت، ضرورت كيفيت سطحي، حساس‌تر و بحراني‌تر از حالت كله‌زني سرد بوده و همگني تركيب شيميايي، حذف عيوب‌داخلي و آماده‌سازي سطح فولاد، امري ضروري است. كاربردهاي خاص اين مفتول عبارتند از: پيچ‌هاي كاسه‌اي23، پيچ‌هاي آلن و شيرآلات.

3. مفتول فولاد آلياژي براي جوشكاري

از اين نوع مفتول، به‌عنوان فلز پركننده در جوشكاري قوس الكتريكي و يا پديد‌آوردن سطوح سخت سايشي در قطعاتي كه در معرض سايش هستند، استفاده مي‌شود. حداكثر درصد گوگرد و فسفر موجود در آناليز ذوب، عبارت‌است از: 025/0 و 025/0 در كوره‌هاي قوس الكتريكي و 035/0 و 025/0 در كوره‌هاي بازي روباز و كنورتر.

پانوشت

1 . Soundness

2 . Surface Defect

3 . Intermediate Annealing

4 . Resistance welded chain

5 . Fusion welded

6 . Rimmed Stee

7 . Insect Screen

8 . Macroetch

9 . Cold Finishing

10 . Recessed – head

11 . Fine or coarse

12 . Wood screw

13 . Scrapless Nut

14 . Seqregation

15 . Cold Punching

16 . Thread Tapping

17 . Ingot casting

18 . Filler Metal

19 . Capped steel

20 . Discard

21 . BALL & Roller Bearing

22 . Eyebolt

23 . Socket Head Screw

منبع

Steel wire rod, "Metals Hand book", Vol.1 / 2005.

کاربردهای صنعتی مفتول فولادی

مطالب مشابه :

کاربرد انواع مختلف فولاد

تحقيق و تدوين دانش فني كاربرد فولاد تنگستن كاربايد در قالب‌هاي فلزي