تاریخچه پیدایش فولاد هاردوکس

فولاد هاردوکس را می‌توان نوعی فولاد با دوام بالا تعریف کرد. فولادهای هاردوکس همچنین در برابر سایش مقاوم هستند و اولین بار توسط SSAB، یک تولید کننده فولاد سوئدی، ساخته شد. این یک واقعیت است که انواع مختلف فولادها تحت فشار مکانیکی زیاد به آرامی ساییده می‌شوند اما فولاد هاردوکس معمولاً به عنوان فولاد ضد سایش و صفحه پوشاننده سخت شناخته می‌شود. بنابراین، فولادهای هاردوکس به ویژه برای صنایعی که عملیات جابجایی شن و ماسه را انجام می‌دهند، به‌عنوان مثال، تیپرها و سطل‌های بیل مکانیکی که در آنها از فولاد هاردوکس برای افزایش طول عمر استفاده می‌شود، مناسب هستند.

در این مقاله بررسی می‌کنیم:

• خواص فولادهای هاردوکس
• پوشش فولادی چیست؟
• پردازش ورق هاردوکس
• برش فولاد هاردوکس
• ماشینکاری هاردوکس
• بررسی اجمالی ورق فلزی هاردوکس

از ویژگی‌های فولادهای هاردکس می‌می‌توان به سختی بالا، صافی یکنواخت و استحکام بسیار بالا اشاره کرد. از آنجایی که می می‌توان بخش‌های بسیار نازک‌تری را بدون به خطر انداختن استحکام قطعه تولید کرد، وزن کلی صفحه به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. علاوه بر این،‌ هاردوکس نوعی فولاد است که می‌می‌تواند مقاومت خود را در برابر ضربه‌های ناگهانی حتی در دمای بسیار پایین حفظ کند. این ماده مقاوم در برابر سایش همچنین برای جوشکاری و ماشین‌کاری بسیار مناسب است، بنابراین در صورت آسیب دیدن، تعمیر آن با راحتی بسیار زیاد امکان پذیر است.

ترکیبی از سختی، استحکام و مقاومت در برابر سایش باعث می‌شود که وزن کل سازه تا حدود ۱۵٪ کاهش یابد. با بهبود مقدار سختی برینل ۵۰ امتیاز، چرخه عمر قطعه تولید شده حدود ۵۰ تا ۸۰ درصد افزایش می‌یابد.

ویژگی‌های فولاد هاردوکس

سختی: این یک واقعیت است که مواد با سختی بالا قادر به خراش دادن مواد با سختی کمتر هستند. از آنجایی که هاردوکس فولاد بسیار سختی است، فلزات، قلوه سنگ، سنگ، شن و ماسه نمی‌می‌توانند به راحتی این نوع فولاد را خراش دهند. به راحتی می‌می‌توان گفت که ویژگی‌های مقاوم در برابر سایش هاردوکس یکی از برتری‌های آن است. مقدار سختی بالا به سختی سطح محدود نمی‌شود، بلکه به ساختار داخلی مواد نیز محدود می‌شود.

چقرمگی: ترکیب چقرمگی بالا و سختی بسیار چیزی است که فولاد هاردوکس را بسیار خاص می‌کند. تغییر شکل فولاد هاردوکس به دلیل چقرمگی بالا بسیار سخت است. بنابراین، این ماده یک انتخاب عالی در پروژه‌های ساختمانی است که سطوح بالایی از بارهای مکانیکی وجود دارد. حتی اگر فولاد هاردوکس در معرض ضربه‌های سنگین قرار گیرد، در برابر تغییر شکل فرسایشی دوام می‌آورد.

ماشینکاری: در کنار سختی و چقرمگی بالا، ماشینکاری فولادهای هاردوکس کاملا راضی کننده است. صفحات ساخته شده از هاردوکس برای عملیات ماشینکاری مانند برش، خم کردن و جوشکاری بدون از دست دادن چیزی از ویژگی‌های خود مناسب هستند.

پوشش فولادی

فولادهای هاردوکس در برابر سایش بسیار مقاوم هستند. به منظور درک خواص این ماده، تعریف و انواع پدیده‌های پوشش به تفصیل در زیر آورده شده است.

سایش نوعی تغییر شکل فرسایشی است که با خراشیدن یک ماده نسبتاً نرم با مواد سخت‌تر اتفاق می‌افتد. مقداری از مواد قطعا از سطح قطعه جدا می‌شوند. اگر چنین حادثه‌ای برای مدت طولانی تکرار شود، مقدار زیادی سایش رخ می‌دهد. به همین دلیل، مواد مطمئناً به مرور زمان عملکرد خود را از دست خواهند داد.

سایش ناشی از سر خوردن

لغزش ذراتی مانند شن، سنگ، ضایعات فلزی یا سنگ باعث خراشیدگی مواد می‌شود. وقتی صفحه فولادی هاردوکس مناسب انتخاب شود، این اثرات بد سایش به حداقل می‌رسد.

سایش ناشی از ضربه

ضربه‌های ناگهانی نیز ممکن است باعث سایش قطعات فولادی شود. در مورد ضربه‌ای که جسمی در زوایای خاصی به فولاد برخورد کند، خراش ایجاد می‌شود. این وضعیت می‌می‌تواند عواقب زیان‌باری در فولاد ایجاد کند، با این حال با استفاده از مواد فولادی هاردوکس مناسب، چرخه عمر صفحهات را می‌می‌توان افزایش داد.

سایش ناشی از فشار

تحت فشار قرار گرفتن یک مورد خطرناک است و قوی‌ترین تأثیر را بر چرخه عمر مواد دارد. تحت فشار قرار گرفتن زمانی اتفاق می افتد که قطعات ساینده در یک فضای تنگ فشرده می‌شوند و به سطح فولاد آسیب می‌رسانند. با استفاده از ورق فولادی هاردوکس قوی به عنوان مصالح سازه‌ای در ساختمان می‌می‌توان از این وضعیت مشکل‌ساز جلوگیری کرد.

پردازش ورق هاردوکس

فرآیندهای عملیات حرارتی سخت شدن و تمپرینگ بر روی فولاد هاردوکس انجام می‌شود. فولاد با این فرآیندهای عملیات حرارتی خواص برتری به دست می‌آورد، با این حال، اعمال بی‌دقتی فرآیندهای بعدی ممکن است باعث شود فولاد آن خواص را از دست بدهد. هنگامی که اقدامات احتیاطی و اقدامات حفاظتی لازم انجام شود، آسیاب، برش، خم شدن و جوشکاری فولاد هاردوکس کاملاً ایمن است.

در حال حاضر انواع فولاد هاردوکس ۴۰۰/۴۵۰/۵۰۰/۵۵۰/۶۰۰/Hituf و Extreme در بازار موجود است. هر یک از انواع دیگر در خم شدن، سختی، روش‌های جوشکاری و چقرمگی متفاوت است. در این مقاله تنها دیدگاهی کلی در باره فولادهای هاردوکس ارائه داده است. اگر مایل به کاوش بیشتر در مورد هر نوع خاص از فولادهای هاردوکس هستید، داده‌های بیشتری نیاز خواهید داشت.

عملیات برش هاردوکس

برش فولاد هاردوکس به دلیل سختی بالای آن آسان نیست. انرژی حرارتی باید در فرآیند برش فولاد هاردوکس وارد شود. چندین گزینه در برش حرارتی مانند برش پلاسما، برش خودکار و برش حرارتی وجود دارد. برای قطعات سایش، نوارها و کاشی‌هایی که می‌می‌توانند در ماشین‌ها به اندازه قرار گیرند در برش هاردوکس موارد جالبی هستند. ترکیبی از فرآیند برش انجام شده بر روی فولاد ورق مقاوم در برابر سایش هاردوکس با ماشینکاری، خمکاری و جوشکاری برای بهره‌مندی در پروژه‌های ساختمانی امکان پذیر است.

مقدار زیادی از انرژی (گرما) در طی فرآیند برش خودکار فولاد هاردوکس تولید می‌شود. این امر خطرناک است زیرا خواص مکانیکی و به ویژه سختی می‌می‌تواند به دلیل گرما تأثیر منفی بگذارد که در صورت عدم خنک سازی باعث افزایش دما می‌شود. این یک واقعیت است که اگر یک صفحه هاردوکس ۳۰ میلی متری با ضخامت کمتر از ۲ متر با استفاده از برش خودکار برش داده شود، سختی آن قطعه به شدت کاهش می‌یابد. به همین دلیل باید برش پلاسما و برش لیزری را به جای برش خودزا ترجیح داد.

ایجاد ترک در فرآیندهای برش حرارتی بسیار محتمل است. با این حال، جلوگیری از این مشکل سخت نیست. کاهش سرعت برش، خنک کردن آهسته صفحه بعد از برش، یا اعمال پیش گرم کردن قبل از شروع برش از جمله راه حل‌هایی است که می‌می‌تواند برای رفع مشکل ترک سودمند باشد. به طور کلی، مواد سخت بیشتر در معرض ترک خوردن هستند.

خمش و گیرش فولاد هاردوکس

عملیات شکل دهی سرد با ماشینکاری را می می‌توان بر روی این فولادهای هاردوکس با استحکام بالا و مقاوم در برابر سایش انجام داد. برای دستیابی به سطوح بالای کیفیت در خمش، برخی از فاکتورها باید به دقت در نظر گرفته شوند زیرا هاردوکس یک ماده با استحکام بالا است. سطل ها، سیلوها، قیف‌ها و سایر پروژه‌های ساختمانی مختلف به فولادهای هاردوکس خم شده در اشکال پیچیده نیاز دارند.

حساب سرانگشتی:

• نیروی مورد نیاز برای خمش با افزایش استحکام مواد افزایش می‌یابد.
• پس از گیرش، فولاد قوی بیشتر از فولاد معمولی پس می کشد.
• شعاع مهر و عرض شیار باید بیشتر باشد زیرا فولاد قوی تر و سخت تر می‌شود.

سطح بشقاب

اگر صفحه آسیب دیده یا زنگ زده باشد، انعطاف پذیری به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. این عیوب باید قبل از عملیات خمشی اصلاح شوند. اپراتورهای دستگاه خم کن باید در فواصل زمانی خمش را انجام دهند تا از بروز ترک در فولاد جلوگیری شود. اگر ترک‌های موجود همچنان به رشد خود ادامه دهند، قطعه مورد نظر در جهت خمش می‌شکند.

شعاع مهر

شعاع مهر ورق فولادی هاردوکس ۴۵۰/۵۰۰ باید ۴ برابر ضخامت صفحه باشد. به منظور جلوگیری از آسیب رساندن به پانچ، ابزار مورد استفاده برای خم شدن باید در مقادیر سختی یکسان یا بالاتر باشد.

برگشت ارتجاعی

ورق‌های فولادی هاردوکس ۵۰۰ که نسبتا سخت تر هستند دارای نسبت فنری بین ۱۲ تا ۲۰ درصد هستند در حالی که این عدد برای هاردوکس ۴۵۰ که در مقایسه با هاردوکس ۵۰۰ و ۶۰۰ نرم تر است بین ۱۱ تا ۱۸ درصد است. در هدایت این داده‌ها، مواد باید بیشتر از شعاع مورد نظر با در نظر گرفتن اثر برگشت فنری خم شوند. شبیه سازی لبه صفحه فلزی بسیار کمک کننده است. با استفاده از آن، عمق بهینه خمش در مهر با راحتی به دست می‌آید.

ماشینکاری هاردوکس

ماشینکاری فولادهای هاردوکس با استفاده از ابزارهای فولادی پرسرعت و مته‌/های فلزی با سختی بالا انجام می‌شود. ابزارها با توجه به تکنولوژی ماشین موجود انتخاب می شوند. به دلیل چقرمگی مواد، ممکن است حرکات ارتعاشی قوی در حین فرزکاری و حفاری رخ دهد. بنابراین خطرات احتمالی آسیب بر روی ابزار، قطعات کار یا ماشین را نمی‌توان نادیده گرفت. کاهش ارتعاشات در ماشینکاری صحیح فولادهای هاردوکس بسیار مهم است.

برای غلبه بر این مشکل باید اقدامات پیشگیرانه زیر انجام شود:

• شکاف کوچک بین مته و نگهدارنده ابزار.
• بستن ثابت قطعه کار.
• با استفاده از مته‌های کوتاه فاصله بین مته و دوک را به حداقل برسانید.
• توقف تغذیه قبل از نفوذ مته به صفحه برای یک ثانیه و روشن کردن مجدد تغذیه پس از حذف لقی-کشسانی.
• استفاده از مقدار زیاد مایع خنک کننده برای کاهش دمای اصطکاک روی قطعه کار.

پارامترهای زیادی برای توصیف گسترده آسیاب وجود دارد. فرزکاری قطعات کار در معرض سایش برای حفاری، سوراخ کاری، لبه‌های فرز، جوشکاری لبه‌های لبه در ورق‌های ضدسایش جالب است.

مروری بر انواع فولاد مقاوم در برابر سایش هاردوکس

هاردوکس ۴۰۰

• ضخامت صفحه ۳-۱۳۰ میلی متر
• سختی برینل: ۳۷۰-۴۳۰

هاردوکس ۴۵۰

• ضخامت صفحه ۳-۸۰ میلی متر
• سختی برینل: ۴۲۵-۴۷۵

زمانی که به فولادهای بسیار مقاوم در برابر سایش با فرم سرد نیاز باشد، از این نوع فولادهای هاردوکس استفاده می‌شود.

تسمه‌های نقاله و لایروبی، تاسیسات بازیافت، ناودان‌ها و کامیون‌های کمپرسی برخی از مناطق استفاده از این فولادهای صفحه‌ای مقاوم در برابر سایش هستند. اینها با جوش پذیری عالی مشخص می‌شوند.

هاردوکس ۵۰۰

• ضخامت صفحه ۴-۳۲ میلی متر
• سختی برینل: ۴۷۰-۵۳۰
• ضخامت صفحه ۳۲-۸۰ میلی متر
• سختی برینل: ۳۷۰-۴۳۰

هاردوکس ۵۵۰

• ضخامت صفحه ۱۰-۵۰ میلی متر
• سختی برینل: ۵۲۵-۵۷۵

این نوع فولادهای هاردوکس در ساخت قطعاتی که مقاومت بالایی در برابر سایش لازم است استفاده می‌شود.

این انواع به شدت در چرخ دنده‌های تجهیزات سنگ زنی، دندانه‌های شکن و چاقو و تسمه نقاله استفاده می‌شود. اگر دمای این مواد از ۲۵۰ درجه سانتیگراد بیشتر شود، خواص مکانیکی خود را از دست خواهند داد.

هاردوکس ۶۰۰

• ضخامت صفحه ۸-۵۰ میلی متر
• سختی برینل: ۵۶۰-۶۴۰

این نوع فولاد هاردوکس عمدتاً در پروژه های ساختمانی که مقاومت در برابر سایش بالا مورد نیاز است استفاده می‌شود. به عنوان مثال، ناودان ها، خردکن ها و چکش های تخریب محصولاتی هستند که در آنها از هاردوکس ۶۰۰ استفاده شده است.

هاردوکس HiTuf

• ضخامت صفحه ۴۰-۱۲۰ میلی متر
• سختی برینل: ۳۱۰ – ۳۷۰

هاردوکس HiTuf یک نوع فولاد هاردوکس است که مقاومت و چقرمگی بالایی دارد. لبه‌های برش و تخریب را می‌توان از فولادهای HiTuf Hardox ساخت.

هاردوکس بسیار سخت

• ضخامت صفحه ۱۰
• سختی برینل: ۷۰۰
• ضخامت صفحه ۲۵
• سختی برینل: ۶۵۰

Hardox Extreme نوعی هاردوکس با بالاترین مقادیر سختی است. به همین دلیل است که آن را “هاردوکس افراطی” نامیده‌اند. برای پاسخگویی به نیازهایی طراحی شده است که در آن به مقاومت بسیار بالا در برابر محصولات سایش نیاز است. تجهیزات برش، ماشین‌های خرد کردن، چکش‌های خرد کن و صفحات سایش برخی از نمونه‌های استفاده از فولادهای هاردوکس اکستریم هستند.

گروه مجله صنعت فولاد