فولاد ابزار، انواع و کاربردهای آن
همانطور که می‌دانید فولاد انواع مختلفی دارد. فولاد ابزار هم یکی از این انواع به حساب می‌آید. این نوع فولاد یک کلاس منحصر به فرد از مواد است که در توسعه جهان صنعتی ما نقش اساسی ایفا کرده است. این نوع از فولادها از اوایل روزهای حرفه‌ای بشر تا صنایع پیشرفته مدرن امروز به عنوان ستون اساسی تولید محصولات مختلف، از دستگاه‌های برشی گرفته تا قطعه‌سازی یا شکل‌دهی مواد مختلف شناخته شده‌اند. فولاد ابزار به دلیل ویژگی‌های مکانیکی برجسته‌اش، مقاومت در برابر سایش و ماندگاری، در برنامه‌های برش، شکل‌دهی یا تشکیل، محبوب است. در این مقاله، ما به بررسی فولاد ابزار، انواع و کاربردهای آن خواهیم پرداخت تا نشان دهیم چگونه این مواد در شکل‌دهی جهانی که در آن زندگی می‌کنیم نقش اساسی ایفا کرده‌اند.
ویژگی‌های فولاد ابزار
فولاد ابزار از ویژگی‌های منحصر به فرد تشکیل می‌شود که آن را برای مصارف گسترده‌ای، به ویژه در صنایع ماشین‌سازی، ساخت ابزار، و صنایع فلزی مناسب می‌سازد. برخی از ویژگی‌های کلیدی عبارتند از:
سختی
یکی از مشهورترین ویژگی‌های فولاد ابزار سختی بالا آن است. این ویژگی به فولاد ابزار این امکان را می‌دهد که تحت بارهای سنگین مقاومت کند و تغییر شکلی زیادی ندهد. سختی فولاد ابزار به‌طور اساسی به محتوای کربن بالای آن تعلق دارد که معمولاً در محدوده 0.70% تا 1.50% محاسبه شده است.
مقاومت در برابر سایش
فولاد ابزار دارای مقاومت عالی در برابر سایش است که برای ابزارهایی که با مواد سایش‌آور در تماس هستند حیاتی است. این ویژگی به اطمینان از حفظ تیزی و کارایی ابزار در مدت طولانی منجر شده و سبب صرفه‌جویی در هزینه و افزایش بهره‌وری می‌شود.
انعطاف‌پذیری
درحالی که فولاد ابزار بسیار سخت است، همچنین انعطاف‌پذیری مناسبی دارد. این ترکیب از سختی و انعطاف‌پذیری اهمیت دارد زیرا به ابزارها این امکان را می‌دهد که تحت تنش‌ها و ضربات زیادی که در طی استفاده با آنها مواجه می‌شوند، مقاومت کنند.
مقاومت در برابر گرما
فولاد ابزار طراحی شده است تا در دماهای بالا سختی و مقاومت خود را حفظ کند. این ویژگی برای ابزارهایی که در برنامه‌هایی با دماهای بالا مانند برش، حفاری و کوبش مورد استفاده قرار می‌گیرند بسیار حیاتی است.
مقاومت در برابر زنگ‌زدگی
معمولاً فولادهای ابزار نسبت به زنگ‌زدگی مقاومت دارند، به ویژه در مقایسه با آلیاژهای فولادی دیگر. این ویژگی آنها را برای برنامه‌هایی مناسب می‌کند که با تماس با رطوبت یا مواد شیمیایی درگیر هستند.
قابلیت ساخت
فولادهای ابزار به دلیل آسانی فرآیند ساخت به موسسات اجازه می‌دهد که قطعات و ابزارهای دقیق و پیچیده تولید کنند. قابلیت ساخت آنها ایجاد شکل‌ها و پروفایل‌های پیچیده را تسهیل می‌کند.
پایداری ابعادی
فولاد ابزار در حین فرآیند گرمایش و سرد شدن تغییرات ابعادی کمی دارد، به این ترتیب اطمینان حاکم است که ابعاد مهم ابزار در محدوده تحمل مشخصی باقی می‌مانند.
عدم تغییر شکل
فولاد ابزار نسبت به تغییر شکل مقاوم است، حتی تحت بارهای سنگین. این ویژگی به ابزارها این امکان را می‌دهد که شکل و کارایی خود را در طی عمر کاری حفظ کنند.
مطلب مزتبط: فولاد ضد زنگ چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟
انواع فولاد ابزار
فولاد ابزار محیطی متنوع از آلیاژها را دربرمی‌گیرد، و هرکدام به منظور تأمین نیازهای خاص تعیین می‌شوند. انتخاب نوع فولاد ابزار به نیازهای برنامه موردنظر وابسته است زیرا هر نوع ویژگی‌های خاصی خود را دارد. در زیر برخی از انواع معمول فولاد ابزار آورده شده‌اند:
فولاد ابزار آب‌سخت‌کننده (درجه W)
فولاد ابزار آب‌سخت‌کننده قدیمی‌ترین و ساده‌ترین نوع فولاد ابزار است. این نوع فولادها محتوای کربن دارند و به دلیل قابلیت سخت‌شدن در آب شناخته می‌شوند. فولادهای درجه W برای برنامه‌های با دمای پایین مناسب هستند و معمولاً برای ابزارهای کارگری مانند ابزارهای برش، چکش‌ها و فایل‌ها استفاده می‌شوند. در این دسته، فولاد W1 شناخته شده است.
فولاد ابزار مقاوم در برابر شوک (درجه S)
فولاد ابزار مقاوم در برابر شوک، همانطور که از نامش پیداست، برای مقاومت در برابر بارهای ضربه‌ای بالا و شوک طراحی شده‌اند. این نوع فولادها در برنامه‌هایی کاربرد دارند که ابزارها ممکن است به تنش‌های زیادی تحت برودت تأثیر بپذیرند، مانند پانچ‌ها، چکش‌ها و قیچی‌ها. فولاد S7 یکی از فولادهای شناخته‌شده در این دسته است.
فولاد ابزار آب‌سخت‌کننده روغنی (درجه O)
فولاد ابزار آب‌سخت‌کننده روغنی مناسب برنامه‌هایی است که به مقاومت متوسط در برابر سایش و انعطاف‌پذیری نیاز دارند. این فولادها می‌توانند در روغن سخت‌شوند و خطر ترک خوردن کمتری نسبت به فولادهای آب‌سخت‌کننده داشته باشند. فولاد O1 یکی از فولادهای روغنی معروف در این دسته است.
فولاد ابزار سریع‌تراش (درجه H)
فولادهای ابزار سریع‌تراش برای برنامه‌هایی طراحی شده‌اند که نیاز به برش با سرعت بالا دارند، مثلا در فرآیند تراشکاری، حفاری و فرزکاری. این فولادها سختی و تیزی خود را حتی در دماهای بالا حفظ می‌کنند. مثال‌هایی از این دسته شامل M2، M4 و M42 هستند.
فولاد ابزار کار گرم (درجه H)
فولادهای ابزار کار گرم به طور خاص برای مقاومت در برابر دماهای بالا و شوک حرارتی طراحی شده‌اند. آنها در برنامه‌هایی مانند ریخته‌گری قالبی، برش‌گری، و کوبش به کار می‌روند. H13 یکی از فولادهای ابزار کار گرم معروف است.
فولاد ابزار کار سرد (درجه D)
فولادهای ابزار کار سرد در برنامه‌هایی استفاده می‌شوند که فرآیند شکل‌دهی و تشکیل مواد در دماهای کم انجام می‌گیرد. این فولادها مقاومت خوبی در برابر سایش و انعطاف‌پذیری در دماهای پایین دارند. D2 و D3 از فولادهای کار سرد شناخته‌شده هستند.
فولاد قالب
فولادهای قالب برای تهیه قالب‌هایی برای پلاستیک و سایر مواد به کار می‌روند. آنها باید توانایی مقاومت در برابر فشارهای بالا، فرآیند سطحی خوب و مقاومت بسیاری را داشته باشند. P20 و 420 از انتخاب‌های معروف برای فولاد قالب هستند.
نتیجه‌گیری
فولاد ابزار اساسی ترین عنصر توسعه صنعتی و تولید برای قرن‌ها بوده است. ویژگی‌های استثنایی آن، شامل سختی، مقاومت در برابر سایش، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر گرما می‌باشد. انواع مختلف فولاد ابزار موجود، به نیازهای گوناگون برنامه‌هایی از برش با سرعت بالا گرفته تا کار سرد، شکل‌دهی گرم و ساخت قالب، پاسخ می‌دهند. انتخاب نوع فولاد ابزار بستگی به انتقال نیاز برنامه دارد، هر نوع ویژگی‌های خاصی ارائه می‌دهد. با پیشرفت فناوری، توسعه آلیاژهای جدید و بهبود یافته فولاد ابزار همچنان ادامه دارد. محققان و مهندسان به طور مداوم به مرزهای ممکنات فولاد ابزار پیشرفته‌تر، پیشروی می‌کنند و تلاش دارند تا موادی ایجاد کنند که حتی شرایط فشار و دماهای بیشتر را تحمل کرده و عملکرد بهتری ارائه دهند. میراث فولاد ابزار به عنوان عنصری اساسی از جهان صنعتی ما بسیار قوی است و تضمین می‌کند که این مواد همچنان در آینده تولید و حرفه‌ی ساخت به شکل معناگری تأثیرگذار باشند.
