بررسی کیفیت میلگرد صنعتی؛ استانداردها و معیارهای مهم

در صنایع مادر و قطعه‌سازی، انتخاب متریال اولیه بحث حیاتی برای یک مکانیزم صنعتی است. وقتی از میلگردهای آلیاژی و صنعتی صحبت می‌کنیم، منظورمان دقیقاً شفت‌ها، محورها و قطعاتی است که باید تنش‌های برشی و پیچشی بالا را تحمل کنند. برخلاف میلگردهای ساختمانی که صرفاً وظیفه تسلیح بتن را دارند، در اینجا با میکروساختار، عملیات حرارتی و دقت ابعادی سروکار داریم.

مهندسان و تراشکاران حرفه‌ای می‌دانند که تفاوت اندک در درصد کربن یا منگنز، خروجی نهایی قطعه را کاملا تغییر می‌دهد. اگر قصد خرید میلگرد ترانس یا بررسی دقیق میلگرد CK45 را دارید، باید به زبان استانداردها مسلط باشید. در این متن فنی، بدون حاشیه و با نگاهی کاملاً مهندسی، پارامترهای کیفی و عوامل اثرگذار بر قیمت میلگرد ck60 و سایر فولادهای عملیات حرارتی‌پذیر را تشریح کردیم.

بررسی ویژگی های فنی و کاربرد میلگرد CK45 در صنایع

فولاد CK45 که در استاندارد SAE آمریکا با نام 1045 شناخته می‌شود، یکی از پرکاربردترین متریال‌ها در صنعت تراشکاری و ماشین‌سازی است. این فولاد در دسته فولادهای کربن متوسط قرار می‌گیرد و به دلیل داشتن حدود ۰.۴۵ درصد کربن، تعادل بسیار خوبی میان سختی و چقرمگی ایجاد کرده است. در کارگاه‌های صنعتی، زمانی که نیاز به ساخت قطعاتی با مقاومت کششی متوسط و قیمت مناسب باشد، میلگرد CK45 گزینه اول است. قابلیت ماشین‌کاری خوب این آلیاژ باعث شده تا ابزارهای برشی با سرعت مناسب و کمترین سایش روی آن کار کنند و سطح نهایی صاف و صیقلی به دست آید.

از نظر متالورژی، این فولاد قابلیت عملیات حرارتی نرمالیزاسیون و کوئنچ-تمپر را دارد. با انجام عملیات حرارتی القایی روی سطح این میلگرد، می‌توان سختی سطحی را به شدت افزایش داد در حالی که مغز قطعه همچنان چقرمه باقی می‌ماند. این ویژگی برای ساخت محورهای پمپ، شفت‌های انتقال نیرو، چرخ‌دنده‌های سبک و پین‌های صنعتی بسیار مهم است.

در مقایسه با فولادهای ساده ساختمانی (مثل St37)، مقاومت به سایش CK45 بسیار بالاتر است. اما نکته قابل توجه این است که این فولاد برای جوشکاری پیشنهاد نمی‌شود و در صورت اجبار، نیاز به پیش‌گرم و پس‌گرم دقیق دارد تا از ترک‌خوردگی در منطقه متاثر از حرارت (HAZ) جلوگیری شود.

عوامل موثر بر قیمت میلگرد ck60 و نحوه تشخیص کیفیت آن

فولاد CK60 با داشتن کربن بالاتر (حدود ۰.۶۰ درصد)، در دسته فولادهای پرکربن قرار می‌گیرد و طبیعتاً سختی و استحکام بالاتری نسبت به هم‌خانواده‌های خود دارد. قیمت میلگرد ck60 معمولا تابعی از قیمت شمش اولیه، هزینه پروسه تولید (نورد گرم یا سرد) و دقت ابعادی آن است. کارخانه‌های تولیدکننده برای رسیدن به این گرید خاص، باید کنترل دقیقی روی ناخالصی‌هایی مثل گوگرد و فسفر داشته باشند؛ زیرا افزایش این عناصر باعث تردی بیش از حد فولاد می‌شود.

برای تشخیص کیفیت این آلیاژ در محیط کارگاهی و بدون دسترسی به آزمایشگاه کوانتومتری، یکی از روش‌های سنتی اما تقریبی، تست جرقه (Spark Test) است. جرقه‌های حاصل از سنگ‌زنی فولاد ck60 به دلیل کربن بالا، پرحجم، کوتاه و با انفجارهای ستاره‌ای زیاد است. با این حال، معیار اصلی تایید بار در پروژه‌های صنعتی، برگه آنالیز شیمیایی و تست سختی‌سنجی است.

یک فاکتور فنی دیگر که روی قیمت تمام شده تاثیر مستقیم دارد، وضعیت سطح میلگرد است. میلگردهایی که به صورت پوسته‌کنی شده (Peel) یا پولیش شده عرضه می‌شوند، هزینه فرآوری بیشتری داشته و گران‌تر هستند. این نوع پرداخت سطحی برای صنایع حساس مثل ساخت فنرهای تخت یا تیغه‌های برش که نباید هیچ‌گونه ترک ریز سطحی داشته باشند، الزامی است. عدم رعایت سیکل خنک‌کاری مناسب در خط تولید می‌تواند منجر به ایجاد ساختار مارتنزیت ناخواسته و شکنندگی موضعی شود که کیفیت محصول را زیر سوال می‌برد.

در مهندسی مکانیک و علم مواد، زبان مشترک تمام دنیا "استاندارد" است. میلگردهای صنعتی معمولا بر اساس استانداردهای DIN آلمان، AISI/SAE آمریکا یا JIS ژاپن نام‌گذاری می‌شوند. برای مثال، همان‌طور که اشاره شد، CK45 یک نام‌گذاری بر اساس استاندارد DIN است که معادل عددی آن 1.1191 می‌باشد. دانستن این معادل‌ها برای یک مهندس خرید یا طراح صنعتی بسیار مهم است، زیرا ممکن است در نقشه‌های فنی از کدهای متفاوتی استفاده شود.

تفاوت اصلی در استانداردها، بازه مجاز عناصر آلیاژی است. در فولادهای آلیاژی (برخلاف فولادهای کربنی ساده)، عناصری مثل کروم (Cr)، نیکل (Ni)، مولیبدن (Mo) و وانادیوم (V) به ترکیب اضافه می‌شوند. برای مثال در میلگردهای سری MO40 (4140)، وجود مولیبدن و کروم باعث افزایش سختی‌پذیری عمقی می‌شود. یعنی اگر یک شفت قطور از این جنس را سخت‌کاری کنید، سختی تا لایه‌های مرکزی نفوذ می‌کند، در حالی که در فولادهای کربنی ساده، سختی محدود به سطح است.

موارد مهم برای خرید میلگرد ترانس با سطح کیفی بالا

میلگرد ترانس (Trans) در واقع همان میلگرد صنعتی است که تحت فرآیندهای کشش (Drawing)، سنگ‌زنی (Grinding) و پولیش (Polishing) قرار گرفته تا به سطحی صیقلی و ابعادی دقیق برسد. صنعتگرانی که دستگاه‌های تراش CNC با فیدر اتوماتیک دارند یا قطعاتی می‌سازند که نیاز به آبکاری کروم دارد، مشتری اصلی خرید میلگرد ترانس هستند. در اینجا دیگر تلرانس‌های میلی‌متری قابل قبول نیست و صحبت از میکرون است.

هنگام تهیه این نوع میلگردها، باید به پارامترهای مهندسی زیر دقت ویژه‌ای داشته باشید تا در خط تولید دچار مشکل نشوید:

• تلرانس ابعادی (Dimensional Tolerance): میلگردهای ترانس معمولا با تلرانس‌های h9، h10 یا h11 عرضه می‌شوند. گرید h9 دقت بسیار بالایی دارد و برای شفت‌هایی که مستقیم بلبرینگ روی آن‌ها سوار می‌شود، مناسب است.
• راستایی (Straightness): انحراف یا تاب‌دار بودن میلگرد در دورهای بالای دستگاه تراش باعث لرزش شدید و خرابی قطعه کار می‌شود. استاندارد مجاز تاب معمولا زیر ۱ میلی‌متر در هر متر طول است.
• صافی سطح (Surface Roughness): میزان زبری سطح که با معیار Ra سنجیده می‌شود. برای آبکاری کروم سخت، سطح باید کاملاً صیقلی و بدون خط و خش باشد.
• سختی سطحی: بسته به اینکه میلگرد تک‌پولیش (کشش سرد) باشد یا دوپولیش، سختی سطحی متفاوتی خواهد داشت. فرآیند کشش سرد باعث کارسختی (Work Hardening) سطح می‌شود.

در نهایت، کیفیت بسته بندی نیز در میلگردهای ترانس اهمیت دارد. برخلاف میلگردهای سیاه که فله‌ای جابجا می‌شوند، این محصولات باید وکیوم یا گونی‌پیچ شوند تا در حین حمل و نقل دچار زنگ‌زدگی یا ضربه‌دیدگی نشوند.

نتیجه گیری

در صنعت قطعه‌سازی، کیفیت متریال ورودی ضامن عملکرد نهایی سیستم است. چه از میلگرد CK45 برای شفت‌های عمومی استفاده کنید و چه به سراغ گریدهای سخت‌تر بروید، شناخت آنالیز شیمیایی و خواص مکانیکی ضروری است. عواملی مثل روش تولید، دقت در عناصر آلیاژی و کیفیت سطح، تعیین‌کننده قیمت میلگرد ck60 و سایر فولادهای صنعتی هستند. برای ماشین‌کاری دقیق و جلوگیری از ضایعات، خرید میلگرد ترانس با تلرانس استاندارد توصیه می‌شود. همیشه به یاد داشته باشید که شناسنامه فنی کالا، اعتبار قطعه شماست.