کاربرد فولاد spk یا فولاد 1.2080 برای ساخت ابزار برش

فولاد 1.2080 چیست؟

فولاد 1.2080 که در صنعت با نام فولاد SPK نیز شناخته می‌شود، یکی از معروف‌ترین فولاد ابزار سردکار است. این فولاد به دلیل ترکیب شیمیایی خاص و خواص مکانیکی فوق‌العاده، برای ساخت انواع ابزارهای برشی، قالب‌های صنعتی و قطعات مقاوم به سایش مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد SPK در گروه فولادهای پرکربن و پرکروم قرار دارد و با قابلیت سختکاری بسیار بالا، نقش مهمی در صنایع قالب‌سازی، ساخت تیغه‌های برشی و ابزارهای پانچ دارد.

ترکیب شیمیایی فولاد 1.2080

ترکیب شیمیایی فولاد 1.2080 نقش کلیدی در ایجاد خواص بی‌نظیر این فولاد ایفا می‌کند. این فولاد دارای درصد بالایی از کربن و کروم است که باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش آن می‌شود. ترکیب تقریبی فولاد SPK به صورت زیر است:

کربن (C): حدود 2.0٪

کروم (Cr): حدود 12.0٪

منگنز (Mn): حدود 0.3٪

سیلیسیم (Si): حدود 0.3٪

فسفر (P) و گوگرد (S): مقدار کم (کمتر از 0.03٪)

این ترکیب شیمیایی باعث می‌شود فولاد 1.2080 پس از عملیات حرارتی، سختی بالایی کسب کند و در برابر سایش مقاومت قابل توجهی از خود نشان دهد.

خواص مکانیکی فولاد 1.2080

فولاد SPK یا فولاد 1.2080 دارای ویژگی‌های مکانیکی چشمگیری است که آن را برای کاربردهای صنعتی حساس، به ویژه در زمینه ابزارسازی، ایده‌آل کرده است. از مهم‌ترین خواص مکانیکی این فولاد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سختی بسیار بالا: پس از سختکاری، سختی فولاد 1.2080 می‌تواند به 60-62 راکول (HRC) برسد.

مقاومت به سایش عالی: حضور درصد بالای کروم و کربن، مقاومت در برابر سایش این فولاد را افزایش می‌دهد.

پایداری ابعادی: فولاد SPK در برابر تغییرات حرارتی و بارهای مکانیکی، ثبات ابعادی خوبی از خود نشان می‌دهد.

چقرمگی متوسط: هرچند فولاد 1.2080 نسبت به برخی دیگر از فولادهای ابزار سردکار چقرمگی کمتری دارد، اما در مقابل ترک و شکست مقاومت مناسبی ارائه می‌دهد.

چرا فولاد 1.2080 برای ساخت ابزار برش مناسب است؟

انتخاب فولاد مناسب برای ساخت ابزارهای برش بسیار حیاتی است. فولاد 1.2080 به دلیل ترکیبی از سختی، مقاومت به سایش و پایداری حرارتی، یکی از بهترین گزینه‌ها برای این کاربرد به شمار می‌رود. در ادامه به دلایل این انتخاب می‌پردازیم:

سختی و مقاومت سایشی بالا

یکی از بارزترین ویژگی‌های فولاد SPK، سختی بسیار بالای آن پس از عملیات حرارتی است. سختی بالای فولاد 1.2080 باعث می‌شود که ابزارهای ساخته شده از این متریال، در برابر فشارها و سایش‌های مداوم هنگام برش مواد سخت، دچار خوردگی یا تغییر شکل نشوند. این ویژگی، عمر مفید ابزار را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد و نیاز به تعویض یا تعمیر مکرر را کاهش می‌دهد.

پایداری ابعادی در شرایط حرارتی

ابزارهای برشی در هنگام استفاده، معمولاً در معرض تغییرات دمایی شدید قرار می‌گیرند. فولاد 1.2080 به دلیل ساختار میکروسکوپی ویژه‌اش، حتی در برابر گرمایش و سرمایش‌های مکرر، تغییر ابعاد قابل توجهی پیدا نمی‌کند. این پایداری ابعادی باعث می‌شود که دقت ابزار برش حفظ شده و کیفیت برش‌های انجام شده بالا باقی بماند.

مقاومت در برابر ترک‌خوردگی و شکست

هرچند فولاد SPK دارای چقرمگی متوسطی است، اما به لطف سختی و ساختار آلیاژی خاص خود، در برابر ترک‌خوردگی‌های ناشی از تنش‌های مکانیکی یا شوک‌های حرارتی مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهد. این ویژگی بسیار مهم است؛ زیرا ابزارهای برشی تحت فشار و شوک‌های ناگهانی قرار می‌گیرند و مقاومت در برابر شکست، یکی از عوامل تعیین‌کننده در کیفیت و دوام این ابزارهاست.

انواع ابزارهای برش ساخته شده از فولاد 1.2080

با توجه به خواص منحصر به فرد فولاد SPK یا همان فولاد 1.2080، این متریال برای ساخت انواع ابزارهای برشی که نیاز به مقاومت سایشی بالا و پایداری ابعادی دارند، بسیار محبوب است. در ادامه مهم‌ترین ابزارهایی که از این فولاد تولید می‌شوند را بررسی می‌کنیم.

تیغه‌های برش سرد

یکی از رایج‌ترین کاربردهای فولاد 1.2080، ساخت تیغه‌های برش سرد است. این تیغه‌ها برای برش مواد مختلف بدون اعمال حرارت استفاده می‌شوند. سختی بالای فولاد SPK باعث می‌شود که تیغه‌ها لبه تیز خود را برای مدت طولانی حفظ کنند و در برابر خوردگی و سایش ناشی از برش مکرر، مقاومت فوق‌العاده‌ای داشته باشند.

قالب‌های پانچ و پرس

فولاد 1.2080 به دلیل مقاومت در برابر فشار و سایش، انتخابی ایده‌آل برای ساخت قالب‌های پانچ و پرس است. این قالب‌ها در فرآیند تولید قطعات فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرند و نیاز به متریالی دارند که بتواند تنش‌های فشاری شدید را تحمل کند. فولاد SPK با سختکاری مناسب، طول عمر قالب‌های پانچ را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهد.

تیغ اره‌های صنعتی

تیغ اره‌هایی که برای برش انواع فلزات، چوب‌های سخت یا پلاستیک‌های صنعتی به کار می‌روند، به مقاومت بسیار بالایی نیاز دارند. فولاد 1.2080 به دلیل ترکیب کربن و کروم بالا، مقاومت تیغه‌های اره را در برابر لب‌پر شدن، سایش و تغییر شکل حرارتی تضمین می‌کند.

ابزارهای برش دقیق

در صنایع حساس مثل تولید قطعات الکترونیکی یا ابزارآلات پزشکی، نیاز به ابزارهای برشی بسیار دقیق و با تلورانس پایین وجود دارد. فولاد SPK با ثبات ابعادی عالی و قابلیت پولیش‌پذیری مناسب، گزینه‌ای بسیار مناسب برای ساخت ابزارهای برش دقیق است که به کوچک‌ترین تغییرات ابعادی حساس هستند.

نکات مهم در فرآیند تولید ابزار برش با فولاد 1.2080

استفاده از فولاد 1.2080 برای تولید ابزار برش تنها در انتخاب متریال خلاصه نمی‌شود. رعایت برخی نکات کلیدی در فرآیند ساخت، نقش مهمی در دستیابی به کیفیت نهایی ابزار دارد.

عملیات حرارتی و سختکاری

برای رسیدن به بالاترین سختی و مقاومت سایشی، فولاد SPK باید تحت عملیات حرارتی دقیق قرار گیرد. فرآیند سختکاری معمولاً شامل مراحل پیش‌گرمایش، گرم‌کردن تا دمای آستنیتی (حدود 1000-1050 درجه سانتی‌گراد) و سپس کوئنچ در هوا یا روغن است. پس از کوئنچ، انجام تمپرینگ یا بازپخت چند مرحله‌ای به منظور حذف تنش‌های داخلی و افزایش چقرمگی، توصیه می‌شود. اجرای صحیح این فرآیند، تضمین‌کننده عملکرد بهینه ابزار برش خواهد بود.

ماشین‌کاری و سنگ‌زنی فولاد 1.2080

فولاد 1.2080 در استاندارد DIN در حالت آنیل شده قابلیت ماشین‌کاری مناسبی دارد. اما پس از سختکاری، ماشین‌کاری این فولاد بسیار دشوار می‌شود و نیاز به ابزارهای مخصوص کاربیدی یا سرامیکی و تکنیک‌های سنگ‌زنی دقیق دارد. سنگ‌زنی صحیح نه تنها به شکل‌دهی دقیق ابزار کمک می‌کند، بلکه از ایجاد ترک‌های ریز سطحی و کاهش عمر مفید ابزار جلوگیری می‌کند.

مقایسه فولاد 1.2080 با سایر فولادهای ابزاری

فولاد 1.2080 یا فولاد SPK یکی از پرکاربردترین فولادهای ابزاری سردکار است. اما در بازار صنعتی، فولادهای دیگری نیز وجود دارند که برای مصارف مشابه استفاده می‌شوند. آشنایی با تفاوت‌های این فولادها می‌تواند به انتخاب بهتر مواد اولیه کمک کند. در ادامه، فولاد 1.2080 را با دو فولاد پرکاربرد دیگر، یعنی فولاد 1.2379 (D2) و فولاد 1.2436 (X210CrW12) مقایسه می‌کنیم.

مقایسه با فولاد 1.2379 (D2)

فولاد 1.2379 که با نام تجاری D2 نیز شناخته می‌شود، از محبوب‌ترین فولادهای ابزاری سردکار است. این فولاد نیز مانند فولاد SPK دارای مقدار بالایی کروم و کربن است اما چند تفاوت کلیدی وجود دارد:

• مقاومت سایشی: فولاد 1.2379 نسبت به فولاد 1.2080 مقاومت سایشی بیشتری دارد، زیرا درصد کروم آن کمی بالاتر است (حدود 12٪ در مقابل 11-12٪ برای SPK) و ترکیب عناصر آلیاژی آن کمی بهینه‌تر شده است.

• چقرمگی: فولاد D2 چقرمگی بالاتری نسبت به فولاد 1.2080 دارد. این یعنی ابزارهای ساخته شده از D2 نسبت به شوک‌های مکانیکی مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند.

• ماشین‌کاری: ماشین‌کاری فولاد 1.2080 نسبت به فولاد 1.2379 آسان‌تر است، به ویژه در حالت آنیل شده.

مقایسه با فولاد 1.2436 (X210CrW12)

فولاد 1.2436، که با نام X210CrW12 نیز شناخته می‌شود، یکی دیگر از گزینه‌های متداول در صنایع ابزارسازی است. این فولاد نیز ویژگی‌هایی شبیه فولاد 1.2080 دارد اما تفاوت‌هایی بین آن‌ها مشاهده می‌شود:

• ترکیب آلیاژی: فولاد 1.2436 دارای افزودنی تنگستن (W) است که مقاومت سایشی و حرارتی آن را نسبت به فولاد SPK افزایش می‌دهد.

• کاربردها: به دلیل افزودن تنگستن، فولاد X210CrW12 در کاربردهایی که دمای بالاتر و فشار شدیدتری وجود دارد، عملکرد بهتری نسبت به فولاد 1.2080 ارائه می‌دهد.

• قیمت: فولاد 1.2436 به علت ترکیب شیمیایی پیچیده‌تر و خواص بهبود یافته، معمولاً قیمت بالاتری نسبت به فولاد SPK دارد.

نتیجه‌گیری

فولاد 1.2080 یا فولاد SPK به دلیل سختی بالا، مقاومت سایشی عالی و پایداری ابعادی خوب، یک انتخاب عالی برای ساخت انواع ابزارهای برشی مانند تیغه‌های برش سرد، قالب‌های پانچ و پرس، تیغ اره‌های صنعتی و ابزارهای برش دقیق است.
با این حال، در پروژه‌هایی که نیاز به چقرمگی بیشتر یا مقاومت در دمای بالا وجود دارد، ممکن است فولادهای دیگری مانند 1.2379 یا 1.2436 گزینه‌های بهتری باشند.
در نهایت، انتخاب بین فولاد 1.2080 و سایر فولادهای ابزاری باید بر اساس نیاز دقیق کاربرد، شرایط کاری و بودجه پروژه انجام شود.