فولاد های شفت سازی کدامند؟

شفت چیست؟

شفت یک قطعه دوار در ماشین آلات است که برای انتقال نیرو از یک مکان به مکان دیگر استفاده می شود. قدرت توسط مقداری نیروی مماسی یعنی گشتاور پیچشی به شفت می رسد. به منظور انتقال قدرت از یک شفت به شفت دیگر، اعضای مختلف مانند قرقره، چرخ دنده و غیره بر روی آن سوار می شوند. شفت ها معمولاً توپر هستند اما گاهی اوقات میل ‌های توخالی استوانه‌ای هستند که ممکن است سطح مقطع مربعی یا متقاطع داشته باشند. شفت ها معمولا با نورد گرم ساخته می شوند و با کشش سرد، به اندازه مورد نیاز میرسند. سنگ زنی شفت های نورد سرد از شفت های نورد گرم نیرو و قدرت بیشتری نیاز دارند و تنش های پسماند بالاتری دارند. تنش‌های پسماند ممکن است باعث ایجاد اعوجاج شفت در هنگام ماشینکاری شود و در برخی موارد ممکن است شفت ترک بخورد.

مشخصات فولاد های مورد استفاده برای ساخت شفت

فولاد های مورد استفاده برای شفت باید دارای ویژگی های زیر باشد:

1. می بایست استحکام بالایی داشته باشد

2. باید ماشین کاری خوبی داشته باشد (به راحتی ماشین کاری شود)

3. ضریب حساسیت برش پایینی داشته باشد (یعنی از مواد انعطاف پذیر استفاده شود).

انواع شفت:

1. شفت انتقال نیرو: این شفت ها نیرو را بین منبع و دستگاه جذب کننده قدرت انتقال می دهند. شفت های پیشخوان، شفت های خط، شفت های بالای سر و تمام شفت های کارخانه شفت های انتقال نیرو هستند. از آنجایی که این شفت ها قطعات ماشینی مانند قرقره، چرخ دنده و غیره را حمل می کنند، بنابراین ممکن است تحت نیروی خمشی قرار بگیرند.

2. شفت ماشین: این شفت ها بخشی جدایی ناپذیر از خود دستگاه را تشکیل می دهند. میل لنگ یک نمونه شفت ماشین است.

تنش ها در شفت ها

1. تنش های برشی ناشی از گشتاور

2. تنش های خمشی

3.  تنش در اثر نیروهای پیچشی و خمشی ترکیبی

طراحی شفت

شفت ها ممکن است بر اساس

1. استحکام،
2.  سفتی و سختی طراحی شوند.

در طراحی شفت ها بر اساس استحکام، موارد زیر را می توان در نظر گرفت:

(الف) شفت‌ هایی که فقط در معرض گشتاور هستند.

(ب) محورهایی که فقط در معرض تنش خمشی قرار دارند.

(ج) شفت هایی که در معرض گشتاور های ترکیبی پیچشی و خمشی قرار دارند.

(د) شفت هایی که علاوه بر نیروهای پیچشی و خمشی ترکیبی، تحت نیروهای محوری قرار می گیرند.

فولاد های مورد استفاده در ساخت شفت

فولاد، فلز قدرتمندی است که در چندین گرید مجزا وجود دارد و ترکیبات شیمیایی منحصر به فردی دارد. با توجه به اینکه خواص فولاد و آلیاژ های مختلف فولاد بسیار گسترده است.

ابتدایی­ترین ترکیب فولاد آهن و کربن میباشد.

با این حال، تفاوت واقعی زمانی شروع می شود که کربن اضافی و عناصر آلیاژی وارد کار می شوند. دوام و استحکام فولاد توسط عناصر اضافه شده (مانند منگنز و فسفر) که در فرمولاسیون آن معرفی می‌شوند، تعیین می‌شود و همان چیزی است که طبقه ‌بندی آن را برای کاربرد های خاص تعیین می‌کند. بنابراین، اگر سوال شما این است که برای نیاز های خاص خود چه نوع فولادی را بخرید، باید ساختار شیمیایی فولاد را که به چهار نوع پایه تقسیم می‌شوند، درک کنید.

چهار نوع اصلی فولاد

1. فولاد کربنی

فولاد کربنی مات مانند به نظر می رسد و در برابر خوردگی آسیب پذیر است. به طور کلی، سه زیرگروه برای این فولاد وجود دارد: فولاد کم کربن، کربن متوسط و پرکربن، کم کربن حاوی حدود 0.30 درصد کربن، کربن متوسط 0.60 درصد و پر کربن 1.5 درصد کربن دارد. این نام گذاری در واقع  ناشی از میزان کربن آنهاست که حاوی مقدار بسیار کمی از سایر عناصر آلیاژی هستند. آنها فوق العاده قوی هستند، به همین دلیل است که اغلب برای ساختن چیزهایی مانند چاقو، سیم های پرتنش، قطعات خودرو و سایر موارد مشابه استفاده می شود، برای مثال فولادی که از این خانواده معمولا برای شفت استفاده میشود فولاد cK45 میباشد.

2. فولاد آلیاژی

 فولاد آلیاژی مخلوطی از چندین فلز مختلف مانند کروم، نیکل، مس و آلومینیوم است. این فولاد ها در برابر خوردگی فازی مقاوم تر از فولادهای سده کربنی هستند و برای برخی از قطعات خودرو، خطوط لوله، پروژه‌های مکانیکی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. سختی این فولاد بستگی به غلظت عناصری دارد که در آن وجود دارد.

فولاد های آلیاژی زیر مجموعه های زیادی دارد که برای ساخت شفت استفاده می شود. از جمله این فولاد ها می توان فولاد mo40 و فولاد VCN  را نام برد.

3. فولاد ابزار

فولاد ابزار به سختی و مقاوم بودن در برابر حرارت و خراش معروف است. این نام گذاری به دلیل این است که از آنها معمولاً برای ساخت ابزار های فلزی مانند مته استفاده می شوند. آنها از عناصری مانند کبالت، مولیبدن و تنگستن ساخته شده‌اند و این دلیل اساسی است که چرا فولاد ابزار دارای چنین ویژگی ‌هایی مانند دوام و مقاومت حرارتی بالا هستند.

4. فولاد ضد زنگ

آخرین اما پر اهمیت ترین، فولاد های ضد زنگ هستند احتمالاً شناخته شده ترین نوع فولاد موجود در بازار هستند. این نوع فولاد ها براق هستند و عموماً حدود 10 تا 20 درصد کروم دارد که عنصر آلیاژی اصلی آنهاست. با این ترکیب، به فولاد اجازه می دهد تا در برابر خوردگی مقاوم باشد و به راحتی به اشکال مختلف قالب گیری شود. به دلیل انعطاف پذیری و کیفیت، فولاد ضد زنگ را می توان در تجهیزات جراحی، کاربرد های خانگی، ظروف نقره و حتی به عنوان روکش بیرونی ساختمان های تجاری/صنعتی استفاده کرد.

گرید های فولادی که باید به آنها توجه داشت.

گرید های فولاد اغلب توسط مهندسان، دانشمندان، معماران و حتی سازمان های دولتی استفاده می شود تا اطمینان خود را نسبت به قوام و کیفیت مواد تقویت کنند.

سیستم درجه بندی ASTM: این سیستم بر اساس دسته بندی هر فلز را با یک پیشوند حرف اختصاص می دهد. به عنوان مثال، حرف "A" برای مواد فولادی و آهنی است. سپس یک عدد ترتیبی به آن اختصاص داده می شود که ویژگی های خاص آن فلز را منعکس می کند.

سیستم درجه بندی SAE: برای این سیستم درجه بندی، از یک عدد چهار رقمی برای طبقه بندی استفاده می شود. دو مورد اول نشان دهنده نوع فولاد به همراه غلظت عنصر آلیاژی است و دو مورد آخر نشان دهنده غلظت کربن آن فلز خاص است.

در سال 1967، جهان تنها 500 میلیون تن فولاد تولید کرد. با این حال، در سال 2016، این تعداد به بیش از 1600 میلیون افزایش یافت. علاوه بر این، طبق انجمن جهانی فولاد، 55 درصد از وزن یک خودروی معمولی از فولاد ساخته شده است. با این واقعیت، تصور دنیایی بدون فولاد در آن سخت است. با بیش از 3500 گرید مختلف فولاد، به نظر می رسد که امکانات استفاده از آن برای کارهایی که می تواند انجام دهد بی پایان است. از تولید، ساخت، تا فولاد ماشینکاری CNC، هر نوع مکان و ویژگی های مناسبی برای پاسخگویی به هر نیازی دارد.

شفت های فولادی ضد زنگ

گزینه انتخابی برای شفتینگ در محیط های خورنده، فولاد ضد زنگ می باشد. چهار دسته کلی فولاد وجود دارد. آنها علاوه بر ضد زنگ، شامل فولادهای کربنی، فولاد های آلیاژی و فولاد های ابزار می باشند. فولاد های کربنی با ظاهری مات، رایج ترین هستند و هر گرید حاوی درصد های کربن متفاوتی است. فولاد های آلیاژی حاوی مخلوطی از آلیاژهایی مانند سیلیکون، مس و آلومینیوم هستند که گرید های مختلفی از مقاومت و استحکام در برابر خوردگی را ارائه می دهند. فولاد های ابزار به دلیل مقاومت در برابر حرارت و خراش سخت و مورد توجه هستند.

نوع چهارم، فولاد ضد زنگ می باشد. این گروه فولاد براق است که استحکام و مقاومت در برابر دماهای بالا و خوردگی و همچنین گزینه هایی را برای شرایط خاص ارائه می دهد. این گروه به پنج نوع تقسیم می شود که شامل فریتی، آستنیتی، مارتنزیتی، داپلکس و رسوب سختی می باشند. ما در درجه اول بر روی فولاد آستنیتی تمرکز می کنیم، که رایج ترین است و شفت فولاد ضد زنگ سری 300 ما را تشکیل می دهد. در زیر نگاهی عمیق به رایج ترین انواع فولاد ضد زنگ مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی است.

فولاد ضد زنگ 303 - از قابلیت ماشینکاری و مقاومت در برابر خوردگی

فولاد ضد زنگ نوع 303 غیر مغناطیسی است و با عملیات حرارتی سخت نمی شود، که باعث می شود برای استفاده با یاتاقان های المنت نورد نامناسب باشد. ترکیب اصلی آلیاژ آن 18% کروم و 8% فولاد ضد زنگ نیکل است و افزودن سلنیوم یا گوگرد آن را بسیار قابل ماشینکاری می کند. نوع 303 با محتوای گوگرد اضافه شده طراحی شده است تا قابلیت ماشینکاری بهتری نسبت به سایر مواد مشابه داشته باشد، اما همچنین خواص مکانیکی و مقاوم در برابر خوردگی خوبی دارد. محتوای گوگرد اضافه شده در ساخت 303 به ماشین‌کاری آن کمک می‌کند ولی مقاومت در برابر خوردگی و چقرمگی را نسبتاً کاهش می‌دهد.

مشخصات فولاد 303

مغناطیسی: خیر

سختکاری: خیر

ماشین کاری: بالا

جوش پذیری: ضعیف

مقاومت در برابر خوردگی: بالا، اما کمتر از سایر انواع سری 300

کاربرد ها: محیط هایی که قطعات باید به شدت ماشین کاری شوند.

فولاد ضد زنگ 304

نوع 304 رایج ترین نوع فولاد ضد زنگ سری 300 است که بیش از 50 درصد استفاده در سراسر جهان را به خود اختصاص داده است. مانند نوع 303، غیر مغناطیسی است و به دلیل خواص عملیات حرارتی غیر قابل سخت شدن، برای استفاده با یاتاقان های المنت نورد مناسب نیست. مزیت 304 این است که مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون و مقاومت استثنایی در برابر خوردگی در برابر قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی و جوی ایجاد می کند. 304 همچنین جوش پذیرترین نوع ضد زنگ سری 300 است که می تواند به سهولت ساخت کمک کند.

مغناطیسی: خیر

سختکاری: خیر

ماشینکاری: ضعیف در مقایسه با فولاد ضد زنگ 303

جوش پذیری:  جوش پذیر ترین شکل سری 300

مقاومت در برابر خوردگی: فوق العاده

کاربرد: صنایع غذایی

فولاد ضد زنگ 316 - بهترین مقاومت در برابر خوردگی

فولاد ضد زنگ نوع 316 حاوی 3 درصد مولیبدن است که به ارائه بهترین مقاومت در برابر خوردگی از هر گرید سری 300 کمک می کند. بسیار شبیه به نوع 303 و 304، غیر مغناطیسی است و برای استفاده با یاتاقان های المنت نورد به دلیل خواص عملیات حرارتی غیر قابل سخت شدن آن، مناسب نیست. 316 برای محیط های کلریدی که اغلب شامل حفره ها و شکاف های ساختاری هستند، مناسب تر است. در دما های بالا عملکرد خوبی دارد و دارای استحکام کششی و جوش پذیری عالی است. برنامه های بسیاری وجود دارد که 316 در آنها برتری دارد، و بسیاری در صنعت اتوماسیون صنعتی 316 را به عنوان درجه برتر می دانند.

مغناطیسی: خیر

سخت شدنی: خیر

ماشینکاری: کمترین میزان از سری 300

جوش پذیری: بالا با استحکام کششی عالی

مقاومت در برابر خوردگی: بالاترین

کاربردها: تجهیزات و سیستم های آماده سازی مواد غذایی، اواپراتورها و مخازن، کندانسورها، محیط های دریایی، منسوجات و مواد دارویی

سرامیک پوشش داده شده - محلول سبک وزن

شفت با روکش سرامیکی (بر پایه آلومینیوم) دارای چندین ویژگی منحصر به فرد است که می تواند آن را به محصولی با ارزش تبدیل کند. این محصول در مقایسه با سایر محصولات شفت خطی بسیار سبک وزن است. اختلاف وزن با افزایش قطر شفت بیشتر قابل توجه است. همانطور که در این نوع مواد معمول است، با افزایش قطر، هزینه قابل مقایسه با مواد دیگر کاهش می یابد. شفت با روکش سرامیکی غیر مغناطیسی است و به دلیل پرداخت بسیار سخت است. با این حال، عمق سختی اسمی است و یاتاقان های عنصر نورد را انتخابی ضعیف برای این نوع شفتینگ می کند.

مغناطیسی: خیر

سخت شدنی: خیر

وزن: بسیار سبک وزن

مقاومت در برابر خوردگی: بالا

محیط های شستشو: بسته به شرایط بله

هزینه: ارزان، به خصوص در اندازه های بزرگتر

برنامه های کاربردی: پزشکی، تجهیزات پزشکی، هوافضا، و برخی از شستشو

فولاد کربنی - رایج ترین ماده شفتینگ

انواع متداول فولاد کربنی 1060، 52100 و 1566 هستند. در انواع مواد تفاوت هایی وجود دارد، اما به طور کلی در کاربرد های مشابه به جای یکدیگر استفاده می شوند. فولاد کربنی ماده غالب مورد استفاده در اتوماسیون صنعتی است که تقریباً 85٪ از کل شفت های فروخته شده را تشکیل می دهد. این کم هزینه ترین است و به راحتی قابل سخت شدن است، که عملکرد فوق العاده ای را با انواع یاتاقان ها، عمدتاً با بلبرینگ، به آن می دهد. محتوای کربن بالا به این شفت اجازه می دهد تا به راحتی ماشین کاری شود، اما در برابر خوردگی حساس باشد. گزینه های آبکاری مختلفی وجود دارد که برای کمک به کند کردن روند خوردگی استفاده می شود که رایج ترین آنها کروم است. فولاد کربنی در طیف گسترده ای از کاربردهای اتوماسیون کارخانه که در آن محیط را می توان کنترل کرد استفاده می شود.

مغناطیسی: بله

سخت شدنی: بله

ماشین کاری: بالا

وزن: سنگین

مقاومت در برابر خوردگی: ضعیف

موارد استفاده: سطح ایده آل برای بلبرینگ

سری 400 ضد زنگ - سازش واقعی

سری 400 یک نوع ماده بسیار محبوب برای محورهای خطی اتوماسیون صنعتی است زیرا مقداری مقاومت در برابر خوردگی را با توانایی سخت شدن ترکیب می کند که امکان استفاده با یاتاقان های المنت نورد را فراهم می کند. در حالی که سری 400 یک محصول سازش واقعی است زیرا مواد به خوبی کربن سخت نمی شود و مقاومت در برابر خوردگی به خوبی سری 300 نیست، بسیاری از مصرف کنندگان این ترکیب را برای نیازهایشان قابل قبول می دانند.

مغناطیسی: بله

قابل سخت شدن: بله

ماشین کاری: بالا

وزن: سنگین

مقاومت در برابر خوردگی: متوسط

کاربردها: اتوماسیون عمومی کارخانه که در آن برخی از نگرانی های خوردگی وجود دارد.

خواص مختلف فولاد از استفاده از آلیاژ های مختلف فولاد ناشی می شود و به چهار نوع که امروزه می بینیم تقسیم می شود. بنابراین، اگر به خرید فولاد فکر می کنید، زمانی را اختصاص دهید تا خواص فولادی ایده آلی را که نیاز دارید و گرید مناسبی را برای انجام کاری که به دنبال انجام آن هستید، مشخص کنید. برای اینکار کافیست با تیم حرفه ای مشاوره شرکت فولاد حامیران تماس حاصل کنید. شرکت فولاد حامیران بیش از نیم قرن است در عرصه فولاد  و آهن آلات ساختمانی در حال فعالیت است و هر روز بیشتر از گذشته به فکر تامین نیاز های مشتری با کیفیت بالا و مطمئن می باشد. شرکت فولاد حامیران با انحصار چهار نمایندگی از بزرگترین تولید کنندگان فولاد داخلی و خارجی از جمله فولاد آلیاژی اصفهان، فولاد آلیاژی یزد و فولاد بهلر اتریش، توانایی تامین انواع فولاد  spk ، فولاد های سمانته مانند فولاد 1.7131 و یا انواع فولاد های عملیات حرارتی مانند فولاد 45 ck و ... دارد. همچنین این شرکت با داشتن نمایندگی انحصاری کسمک ترکیه، ارائه دهنده نازلترین قیمت دستگاه اره نواری در کشور می باشد. این شرکت با فعالیت مستمر در عرصه آهن آلات ساختمانی قادر به تامین انواع آهن آلات و پروفیل ها از جمله پروفیل سبک ، پروفیل مبلی ، پروفیل های صنعتی و ساختمانی می باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر و استعلام از قیمت فولاد و انواع آهن الات با شرکت فولاد حامیران تماس حاصل فرمایید.