طراحی مکانیکی

 

فلزاتی که به صورت طبیعی در اختیار بشر قرار دارد، تغییرات بسیاری را پیدا می‌کنند تا دقیقا به آن چیزی که مدنظر است دست پیدا کرد. یکی از این موارد فولاد است. فولاد که خود یک آلیاژ محسوب می‌شود، تغییرات متعددی بر روی آن اعمال می‌شود تا خاصیت مورد نظر به دست آید. فولاد سمانته یکی از مهمترین نوع فولادهایی بوده که جهت بهبود خواص و استفاده در مواردی مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد سمانته چیست؟

سمانته به آن دسته از فولادی گفته می‌شود که از کربن بسیاری کمی برخوردار است. یعنی عملیاتی بر روی فولاد صورت می‌گیرد که محتوای کربن فولاد را بسیار کاهش می‌دهد. به این عملیات غالبا کربوره کردن فولاد می‌گویند.

منظور از کربوره کردن فولاد این موضوع و مسئله است که فولاد در دامنه دمایی بسیار بالا قرار می‌گیرد. معمولا این دما 900 درجه سانتی‌گراد بالای صفر بوده تا ضخامت لایه‌های فولاد سخت شود.

تاریخچه فولاد سمانته

حال که دید کلی در مورد فولاد سمانته پیدا کرده و اندکی با خاصیت و کاربرد آن آشنایی شدیم، شاید تاریخچه کشف و استفاده آن توسط بشر می‌تواند دیدگاه و ابعاد بسیار جالبی را باز کند. از همین رو مختصری در مورد تاریخچه استفاده از سمانته را بیان می‌کنیم.

می‌توان گفت که تقریبا از هزاران سال پیش، بشر استفاده از فولادی که خاصیت آن متفاوت با فولاد خالص است را به دست آورده بود. اما شاید نتوان گفت که ساختار و خاصیتی که ارائه می‌شود، دقیقا همان چیزی است که امروزه به آن سمانته می‌گویند.

قبل از انقلاب صنعتی

قبل از انقلاب صنعتی، دانش و آگاهی بشر به آن میزانی نبود که بتوان از یک چنین ترکیباتی استفاده کرد که امروزه بشر به آن دست یافته است. مثلا اوج دانشی که بشر در آن زمان برای سختی فلزات و فولاد در نظر گرفته بود، حرارت دادن آنها در زغال چوب بود. با استفاده از این روش بود که سلاح‌های جنگی تیز و ابزارهای کشاورزی تیز می‌شد.

انقلاب صنعتی

بعد از انقلاب صنعتی و پیشرفتی که در کوره‌های صنعتی به وجود آمد، روش‌های جدید برای سمانتاسیون سازی فولادها ابداع شد.

بعد از انقلاب صنعتی

بعد از انقلاب صنعتی که بشر سیر تحول و پیشرفت بسیاری را در صنعت و تمامی امورات زندگی خود پیدا کرد، تقویت یک چنین مواردی بسیار سریع‌تر و گسترده‌تر از آن چیزی بود که در گذشته به وجود آمده بود.

ویژگی‌های فولاد سمانته

بدون شک، انجام یک چنین فرایندهای پیچیده و سخت، برای رسیدن به هدف‌های مشخصی صورت می‌گیرد. بنابرین ویژگی‌های فولاد سمانته، مسئله‌ای قابل توجه و بسیار مهم محسوب می‌شود.

سختی سطح فولاد

می‌توان گفت که مهمترین ویژگی‌ که یک فولاد سمانته از آن برخوردار است، سختی آن است. پس از آنکه عملیات حرارت دهی صورت گرفته و دقیقا به خواسته مورد نظر صنایع نیز دست پیدا شد، سطح فولاد با سختی بسیاری مواجه است. این سختی می‌تواند خاصیت و کاربرد فراوانی را ایجاد کند که در صنایع مختلف کاربردی و اساسی محسوب می‌شود.

نرمی هسته فولاد

با وجود اینکه سطح سمانته از سختی بسیاری برخوردار است، اما هسته آن بسیار نرم و در اصطلاح صنعتی چقرمه است. میزان کربن باقی مانده در هسته فولاد که بین 1/0 الی 3/0 می‌باشد این خاصیت را به هسته فولاد می‌بخشد. این ویژگی جهت جلوگیری از شکنندگی و انعطاف بالا در برابر ضربات فولاد به وجود آمده است.

مقاومت در برابر سایش

یک چنین ویژگی در بسیاری از صنایع که نیاز به قطعه‌ی ضد سایش دارند بسیار کاربردی و مفید است. همچنین همین عامل منجر به این می‌شود که عمر و مقاومت فولاد افزایش پیدا کند.

کشسانی بسیار

بر طبق آزمایش‌هایی که صورت گرفته است، این نوع از فولاد از استحکام بسیاری برخوردار است. تا جایی که شما حتی اگر بارهای سنگین را در طول مدت زمان بسیار بر روی آن قرار دهید، بدون هیچ مشکلی فرایند مدنظر به انتها خواهد رسید.

کاربردهای فولاد سمانته

حال که دانستیم دقیقا ویژگی یک چنین فولادی چیست، می‌خواهیم بدانیم که این ویژگی‌ها دقیقا در کجا مورد استفاده قرار می‌گیرد. آیا یک چنین فرایند سختی، ارزش این را دارد که چنین فرایندی را صورت دهد؟ در کدام ابزارها و صنایع است که از فولاد سمانته می‌توان استفاده کرد؟

چرخ‌دنده‌

چرخ‌دنده‌ها از جمله آن قطعاتی هستند که بسیار با یکدیگر در تماس هستند و از همین جهت نیروی اصطکاکی بسیاری را بر یکدیگر وارد می‌کنند. به همین دلیل در این مورد هم سختی و چقرمگی فولاد سمانته می‌تواند خاصیت بسیار منحصر به فردی را داشته باشد.

سختی در چرخ‌دنده از سایش آن جلوگیری می‌کند و در نتیجه عمر قطعه را افزایش خواهد داد. چقرمگی نیز منجر به این مسئله می‌شود که قطعه بتواند در برابر ضربه‌های ناگهانی که بر قطعه وارد می‌شود مقاومت خوبی را داشته باشد.

شفت

این قطعه نیز با توجه به ماهیت و نوع کارکردی که ارائه می‌دهد، دچار درگیری و چالش‌های بسیاری است. از این رو از فولاد سمانته برای ساخت این قطعات استفاده می‌شود. برخورد با یاتاقان و بلبرینگ سایش زیادی بر این قطعه ایجاد نکرده و هسته نرم آن نیز از شکستگی جلوگیری خواهد کرد.

یاتاقان

یاتاقان نیز از جمله مهمترین قطعاتی است که از اصطکاک بین قطعات جلوگیری کرده و اجازه نمی‌دهد که آسیبی به قطعات وارد شود. از همین رو نیاز یک چنین قطعه نیز همین است که از فولاد سمانته برای سطح آن استفاده شود. سختی سطح عمر یاتاقان را بیشتر کرده و نرمی آن نیز جلوی شکستگی را خواهد گرفت.

قطعات خودرو

تقریبا تمامی قطعاتی که از آنها نام برده شد، از جمله مواردی هستند که در خودرو بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. میل‌لنگ و دنده‌ها در خودرو نیز از جمله قطعاتی هستند که به دلیل درگیری بسیاری که با سایر قطعات دارند، باید از فولاد سمانته استفاده کنند تا هم سختی و هم نرمی لازم مورد نیاز را داشته باشند تا کوچک‌ترین اشکال و توقفی برای این قطعات ایجاد نشود.