فولاد ابزار

فولاد ابزار

اسلاید 1: فولاد ابزار (tool Steel)ارائه دهندگان: هاله شهبازبگيانرويا روحي بخشانتخاب مواد فلزي

اسلاید 2: فولاد ابزار چيست؟از نظر کاربرد:هر فولادي که براي ساختن ابزارهاي برش شکل دادن يا به عبارتي شکل دادن مواد به صورت قطعات با کاربردهاي مشخص به کار رود. از نظر ترکيب شيميايي:فولاد هاي ابزار فولاد هاي کربني يا آلياژي اند که قدرت سخت شدن وبازپخت را دارند.بعضي از خواص مطلوب فولاد هاي ابزار مقاومت سايشي و سختي زياد مقاومت گرمايي خوب واستحکام کافي براي کار روي مواد است.

اسلاید 3: به طور کلي انتخاب يک فولاد ابزار در يک مورد خاص تنها به يک فولاد و يا حتي گروه مشخصي از فولادها محدود نمي شود. بلکه به عوامل زير بستگي دارد: هزينهسهولت ماشين کاريامکان ساختخواص مکانيکي مورد نظرويژگي هاي اصلي براي انتخاب

اسلاید 4: کارکردكاركرد فولادهاي ابزار در خطوط سرويس به 4 عامل بستگي دارد:- طراحي قطعه- كيفيت ساخت قطعه- انتخاب نوع فولاد- عمليات حرارتيبا كمي تفاوت در نوع عمليات حرارتي، فولادهاي ابزار براي رسيدن به خواص مطلوب مثل مقاومت به تغيير شكل، سايش و شكست بايد عمليات حرارتي شوند. تنها شكل هاي ساده و آن هم در موارد جزيي به صورت مستقيم مورد استفاده قرار مي گيرند.

اسلاید 5: تقسيم بندياولين تقسيم بندي توسط انجمن آهن و فولاد آمريکا (AISI) بر اساس روش عمليات حرارتي, کاربرد و خواص ارائه شد.از ديگر استانداردهاي مهم مي توان به انجمن مهندسان خودرو(SAE) اشاره نمود که تقريبا مشابه اولي مي باشد.

اسلاید 6: فولادهاي ابزار تندبر (High Speed Tool Steels)فولادهاي گرم كار (Hot Work Tool Steels) فولادهاي سرد كار (Cold Work Tool Steels) فولادهاي ابزار مقاوم به شوك (Shoch Resisting Tool Steels)فولادهاي ابزار كم آلياژ (Low Alloy Special-purpose Steels)فولادهاي ابزار قالب (Mold Steels) فولادهاي ابزار سخت شونده با آب ( water-hardening tool steels)انواع فولاد ابزار

اسلاید 7: فولادهاي تندبر به دو گروه تقسيم مي شوند:فولادهاي تنگستني(tungsten high speed steels) گروه ‏Tفولادهاي موليبدني(molybdenum high speed steels) گروه M فولادهاي ابزار تندبر (High Speed Tool Steels)

اسلاید 8: ويژگي هابا وجود تفاوت زياد در ترکيب اين دو خانواده اکثر خواص متالورژيکي آن ها مشابه است. کاربرد اصلي اين فولادها براده برداري است. ( قلم تراش، تيغه فرز، مته)ويژگي اساسي اين فولادها حفظ سختي و مقاومت در برابر سايش در حين برش در دماي بالا است. كاربيدهاي مختلف نظيرM6C,MC,M2C نقش اصلي در مقاومت در برابر سايش را ايفا مي كنند. حضور موليبدن باعث کاهش قيمت فولاد مي شود اما تمايل به رشد دانه و دکربوره شدن را افزايش مي دهد.

اسلاید 9: کاربردها و ترکيب شيميايي گروه T

اسلاید 10: ابزارهاي خشن کاري و تمام کاري با بالاترين مقاومت سايشي، ابزار تراشکاري و صفحه تراشي در شرايط حاد و با استحکام و چقرمگي بالا، گرفتن بهترين سختي در حالت سرخ شده، مته هاي مارپيچ، ابزارهاي پيچ تراشي، تيغه هاي فرز و سمبه هاي سوهان تراشي

اسلاید 11: کاربردها و ترکيب شيميايي گروه M

اسلاید 12: تيغه هاي فرز براي شرايط حاد، مته مارپيچ، ابزارهاي خشن کاري با بالاترين نيروها، ابزارهاي تراشکاري ، خانکشي، برقوکارها، ابزارهاي پيچ تراشي، قلاويزها و ...

اسلاید 13: فولادهاي سرد كار (Cold Work Tool Steels) فولادهاي ابزار در اين گروه به سه دسته مجزا تقسيم مي شوند: فولادهاي کم آلياژ و سخت شونده در روغن ( O ) فولادهاي آلياژ متوسط هوا سخت ( A ) فولادهاي سردکار پر کروم پر کربن ( D )

اسلاید 14: ويژگي هااين فولادها قابليت حفظ سختي در دماي بالا را ندارند اما در دماهاي پايين مقاومت سايشي بالايي دارند. عمق سختي پذيري بالا بوده و اعوجاج کمي در حين عمليات حرارتي دارند. احتمال ترک برداشتن در اشکال پيچيده حين عمليات حرارتي وجود دارد. استفاده براي برش در دماهاي پايين مقرون به صرفه تر است.

اسلاید 15: انتخاب فولاد نيازمند آشنايي با خواص مختلف آن نوع فولاد مي باشد: سختکاري خانواده O در دماي پايين تر از 2 گروه ديگر انجام مي گردد لذا مقاومت سايشي متوسط همراه با چقرمگي بالا دارند( نسبت به گروه هاي A , D) ميزان عناصر آلياژي گروه A مابين O , D است، قابليت ماشينکاري آن ها به علت منگنز کم است. دماي سختکاري از O بالاتر اما از D کمتر است.درگروه D به دليل وجود درصد بالاي Cr مقاومت به سايش بالاتر است.

اسلاید 16:

اسلاید 17:

اسلاید 18:

اسلاید 19: در حقيقت همان فولادهاي كربني بوده و ميزان كربن در اين فولادها بستگي كامل به نوع مصرف آن ها بين 0.6 تا 1.4 متغير است. فولادهاي W1 و W2 بيشترين كاربرد را دارا هستند و بر اساس مقدار كربن به سه دسته تقسيم مي شوند:فولادهاي 0.6 تا 0.75 براي مصارفي كه به چقرمگي كافي نياز دارند نظير برش فلزات مته ها چكش هافولادهاي با 0.75 تا 1 درصد كه به سفتي و سختي بالا نياز دارند. مثل سنبه ها و قلم ها فولادهاي با 1 تا 4/1 درصد كه به خواص مقاومت در برابر سايش نياز دارند مانند ابزار چوب براي قلاويز و ابزار تراشفولادهاي ابزار سخت شونده با آب ( water-hardening tool steels)

اسلاید 20: به طورکلي اين فولادها درمقايسه با فولادهاي ابزار آلياژي ارزانتر بوده و ويژگي مهم ديگر آن سختي پذيري با عمق کم آن است. يعني ابزار داراي سطح سخت و مرکزي نرم و چقرمه است. چون کاربيد رسوب کرده در اين گروه Fe3C است لذا مقاومت به سايش از گروه هاي قبلي کمتر مي باشد اين فولادها در صنايع چوب، نساجي و ابزارهاي سنبه سازي کاربرد دارند.

اسلاید 21:

اسلاید 22: فولادهاي گرم كار (Hot Work Tool Steels) - فولادهاي كروم دار- فولادهاي تنگستن دار- فولادهاي موليبدن دار

اسلاید 23: اين فولادها از خواص فيزيکي خاصي برخوردارند که فولادهاي ابزار سرد کار يا برشي فاقد آن هستند. انتخاب آنها به شرايط کاري وابسته بوده و نمي توان آن را براي شرايط مختلف کاربردي استفاده کرد. براي کارکرد بهتر در دماي بالا مجموعه اي از خواص استحکامي، چقرمگي و مقاومت به سايش مورد نياز است. و شرايط کاربردي نظير نحوه بارگذاري و نحوه خنک کاري بسيار مهم است.

اسلاید 24: شامل كروم، بعضي موارد تنگستن موليبدن و واناديم مي باشد.ميزان بالاي كرم باعث هوا سخت شدن اين فولادها مي شود. حضور تنگستن و موليبدن در فولادهاي H11 , H14 باعث حفظ استحكام و سختي در دماهاي بالا مي شود.در اين گروه فولادهاي H11,H12,H13 بيشترين كاربرد را دارا هستند. از مزاياي اين فولادها حفظ سختي تا دماي 540 درجه سانتيگراد مي باشد.فولادهاي گرم كار حاوي كروم

اسلاید 25: فولادهاي گرم كار حاوي تنگستن و موليبدنفولادهاي حاوي تنگستن بيشترين استحكام را در دماي بالا را دارند. چقرمگي اين گروه پايين است.مقاومت اين فولادها در برابر شوك هاي حرارتي نيز كم است و نمي توان آن ها را با گردش آب در قالب خنك كرد.معمولا در اكسترود برنج و فولاد استفاده مي شوند.فولاد گرم كار حاوي موليبدن به ندرت براي قالب هاي گرم كار استفاده مي شود.خواص آن شبيه به فولادهاي تنگستني است و مزيت اصلي آن ها مقاومت در برابر ترك هاي حرارتي است.در هر صورت كاربرد اين گروه محدود بوده و كمتر در قالب هاي گرم كار استفاده مي شود.

اسلاید 26:

اسلاید 27: فولادهاي ابزار مقاوم به شوك (Shoch Resisting Tool Steels)کار اصلي اين گروه فولادها در ابزارهايي است که تحت بارهاي ضربه اي و مکرر قرار دارند. مقاومت متوسطي در برابر سايش دارند. در ساخت فنرها کاربرد زيادي دارند. نسبت به ساير گروه ها چقرمگي بالايي دارند همانند گرم کارها اما از گروه Pکمتر مي باشد. اين فولادهابراي اسكنه، دستگاه هاي پرچ و كاربردهايي كه در آن ها نياز به چقرمگي بالا و مقاومت به ضربه باشد استفاده مي شوند.

اسلاید 28:

اسلاید 29:

اسلاید 30: فولادهاي ابزار كم آلياژ (Low Alloy Special-purpose Steels)اين گروه شامل مقادير كم كروم، نيكل، واناديم، و موليبدن مي باشد. در ابتدا 7 فولاد از اين خانواده كاربرد زيادي داشت. اما به دليل كاهش تقاضا فقط انواع L2,L6 كاربرد بيشتري دارند. هر چند هر دوي اين فولادها با روغن سخت مي شوند، اما براي مقاطع بزرگ از آب نيزاستفاده مي شود. اين گروه بيشتر براي قسمت هاي مختلف ماشين ها مثل مرغك هاي ماشين و حديده هاي پيچ تراشي به كار مي رود.

اسلاید 31:

اسلاید 32: فولادهاي ابزار قالب (Mold Steels) مصرف اصلي اين فولادها براي ساخت قالب هاي پلاستيک است. قالب هايي که تحت فشار بالا در معرض مواد ساينده قرار دارند و همچنين تا دماي حدود 200 درجه سانتيگراد حرارت دارند.لذا سطح قالب بايد سخت و مرکز نرم باشد. اين فولادها معمولا کربوره مي شوند. و پس از آن به مقاومت سايشي بالا ميرسند.

اسلاید 33:

اسلاید 34: منابع و مراجع:متالورژي کاربردي فولادها مرعش مرعشي ASM Handbook(Tool Material)

اسلاید 35: با تشکر