ما هو الفولاذ الأدواتي؟

تعريف فولاذ الأدوات

من حيث الاستخدام، يُستخدم فولاذ الأدوات في صناعة أدوات متنوعة، مثل أدوات القطع والقوالب والمقاييس. من بين أنواع الفولاذ المختلفة، كان فولاذ الأدوات أول من طُوّر واستُخدم. في أوائل القرن العشرين، أُنتجت معظم أنواع فولاذ الأدوات الرئيسية.

من حيث الإنتاج، وبالمقارنة مع الفولاذ الكربوني العادي، يلبي الفولاذ المستخدم في الأدوات شرطين: الفولاذ السبائكي المختلط وعملية المعالجة الحرارية قبل الاستخدام.

تسمية الفولاذ للأدوات

تُصنّف أنواع فولاذ الأدوات وفقًا لأنظمة مختلفة حول العالم، مما يُصعّب تحديد تعريفات دقيقة ومقارنتها. يُحدّد معيار ASTM، المُستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة، حرفًا ورقمًا للدلالة على درجات مُحدّدة، تعكس خصائصها أو تطبيقاتها.

يكتب	رمز	أمثلة على الدرجات
تصلب المياه	و	دبليو 1
مقاوم للصدمات	س	س7
العمل البارد لتصلب الزيت	ا	O1، O2
العمل البارد لتصلب الهواء	أ	أ2
قوالب عالية الكربون/الكروم	د	د2، د3
قوالب بلاستيكية	ص	ص20
العمل الساخن (الكروم / التنغستن)	ح	ح11، ح13
التنغستن عالي السرعة	ت	ت1، ت2
الموليبدينوم عالي السرعة	م	م2

تصنيف فولاذ الأدوات

هناك 4 تصنيفات شائعة، فولاذ أداة العمل الباردة, فولاذ أداة العمل الساخنقوالب بلاستيكية فولاذية وفولاذ عالي السرعة. نقدم لكم واحدًا تلو الآخر.

1. فولاذ أداة العمل الباردة يُستخدم في تشكيل المعادن في درجة حرارة الغرفة، لصنع قوالب مثل الختم، والرسم، والتشكيل، والبثق، والنقش البارز، وقوالب الأسطوانة. ويُصنف إلى ثلاثة أنواع: فولاذ أداة العمل الباردة منخفض السبائك (على سبيل المثال، فولاذ AISI 01)، مأداة عمل باردة من سبائك الإيديوم (على سبيل المثال، الفولاذ A2) و فولاذ أداة العمل الباردة عالي السبائك (على سبيل المثال، فولاذ D2. يُصنف هذا الفولاذ عادةً أيضًا على أنه فولاذ أدوات عالي الكربون والكروم. تتراوح نسبة الكربون فيه بين 1.4% و1.6%)
2. 2. فولاذ أداة العمل الساخن يُستخدم في قوالب المعادن ذات درجات الحرارة العالية، مثل التشكيل بالحرارة، والبثق، والصب بالقالب، والقص. تحتوي هذه الفولاذات عادةً على عناصر سبائكية مثل التنغستن، والموليبدينوم، والكروم، والفاناديوم، مما يُعزز أداء القوالب في درجات الحرارة العالية. في الصين، يُستخدم فولاذ العمل الساخن H13 على نطاق واسع في مصانع سبائك الألومنيوم لمواد البناء. نقسم فولاذ أدوات العمل الساخن إلى ثلاثة أنواع بناءً على محتوى السبائك واستخدامها. وهي: فولاذ منخفض السبائك للعمل الساخن (على سبيل المثال، 5CrNiMo، 5CrMnMo)،  فولاذ متوسط السبائك للعمل الساخن (على سبيل المثال، H13، H11، H12، H10)، و فولاذ عالي السبائك للعمل الساخن (على سبيل المثال، H21)
3. الفولاذ عالي السرعة يُستخدم في صناعة أدوات القطع. عند استخدام هذا المعدن في القطع، يحافظ على صلابته وحدته أثناء السرعات العالية ودرجات الحرارة المرتفعة، ولذلك يُطلق عليه اسم الفولاذ عالي السرعة. والسبب هو أن إضافة التنغستن والكروم والموليبدينوم والكوبالت والفاناديوم وسبائك الفولاذ الأخرى تمنحه مقاومة ممتازة للتآكل وصلابة حمراء عند درجات الحرارة العالية.
4. قالب بلاستيكي فولاذي هي المادة المستخدمة في صناعة قوالب المنتجات البلاستيكية. ولأن المنتجات البلاستيكية المختلفة تتطلب أنواعًا مختلفة من القوالب، فإن فولاذ قوالب البلاستيك متوفر بأنواع متخصصة عديدة. وفيما يلي الأنواع الشائعة:

• الفولاذ الهيكلي الكربوني:أساسي ويستخدم للقوالب البسيطة.
• الفولاذ المكربن:تم معالجتها لجعل السطح أكثر صلابة.
• الفولاذ المقسّى مسبقًا (على سبيل المثال، P20، P20+Ni):تم تقويتها مسبقًا لتسهيل التصنيع.
• الفولاذ المتصلب مع التقدم في السن:تصبح أقوى مع مرور الوقت.
• الفولاذ المقاوم للتآكل:يقاوم التآكل، مثالي للبلاستيك الخاص.
• الفولاذ ذو القطع الحر (على سبيل المثال، P20+S):سهلة المعالجة.
• الفولاذ المارتنسيتي:يوفر صلابة وقوة جيدة.
• فولاذ مصقول كالمرآة:يوفر سطحًا فائق النعومة للقوالب عالية الجودة.

دليل سهل لاختيار قوالب الفولاذ

إليكم دليل مُبسّط ومُعاد تنظيمه لاختيار فولاذ القوالب. يُركّز على أدائه أثناء الاستخدام وسهولة معالجته أثناء التصنيع.

---

أداء الاستخدام (كيف يعمل القالب)

يغطي هذا القسم مدى قدرة القالب على التحمل في ظل ظروف العمل.

• قوة
  • صلابةيجب أن تكون القوالب صلبة لمقاومة التشوه. عادةً ما تبلغ صلابة فولاذ القالب المُشكَّل على البارد حوالي 60HRC، بينما تتراوح صلابة فولاذ القالب المُشكَّل على الساخن بين 40 و55HRC. حتى مع تساوي الصلابة، قد تختلف تركيبات الفولاذ المختلفة في أدائها.
  • صلابة حمراءبالنسبة لقوالب العمل الساخن، يجب أن تتحمل الصلابة درجات الحرارة العالية. يتحمل الفولاذ الكربوني العادي درجات حرارة تتراوح بين 180 و250 درجة مئوية، بينما يتحمل الفولاذ الكروم-الموليبدينوم درجات حرارة تتراوح بين 550 و600 درجة مئوية.
  • قوة الضغط والانثناءيجب أن تتحمل القوالب الضغط والانحناء. تعكس اختبارات القوة الاستخدام الفعلي بشكل أفضل من الصلابة وحدها.
• الصلابة
  • يجب أن تقاوم القوالب الصدمات دون تشقق أو تشقق. تعتمد المتانة على تركيبة الفولاذ، ونقائه، وحجم حبيباته، ومعالجته الحرارية. إنها مسألة توازن بين المتانة والقوة ومقاومة التآكل.
• مقاومة التآكل
  • يجب أن تتحمل القوالب الاحتكاك والتآكل. تُقلل الصلابة العالية والتوزيع الجيد للكربيدات من التآكل الناتج عن العمل الميكانيكي أو الأكسدة أو الذوبان.
• مقاومة الإجهاد الحراري
  • يجب أن تتحمل قوالب العمل الساخن درجات حرارة عالية ودورات تسخين وتبريد متكررة دون تشقق. تشمل العوامل الرئيسية عمر التعب الحراري (المدة التي تسبق تكوّن الشقوق)، ومعدل نمو الشقوق، ومتانة الكسر (مقاومة انتشار الشقوق).
• مقاومة العض
  • يجب تجنب التصاق القوالب أو "اللحام اللاصق" بقطعة العمل. تُقاس مقاومة أفضل من خلال اختبارات الاحتكاك.

أداء العملية (مدى سهولة صنع القالب)

يركز هذا القسم على مدى قابلية الفولاذ للتشكيل أثناء التصنيع.

• قابلية التصنيع
  • العمل الساخن:يجب أن يتشكل الفولاذ بسهولة في درجات الحرارة العالية.
  • العمل البارد: تشمل القطع والطحن والتلميع. فولاذ القوالب صلب ومتين المعالجة، لكن إضافة عناصر مثل الكبريت أو الرصاص يمكن أن يُحسّن قابلية التصنيع.
• قابلية الإطفاء والتصلب
  • قابلية الإخماديجب أن يتصلب الفولاذ بالتساوي، خاصةً في القوالب الكبيرة. يعتمد ذلك على تركيبه.
  • قابلية التصلب:تعتمد الصلابة بشكل أساسي على محتوى الكربون، وهو أمر بالغ الأهمية لقوالب العمل الباردة.
• درجة حرارة التبريد والمعالجة الحرارية للتشوه
  • يُسهّل نطاق درجات حرارة الإخماد الواسع الإنتاج. يجب أن تتشوّه القوالب، وخاصةً القوالب الدقيقة، بشكل طفيف أثناء المعالجة الحرارية.
• حساسية الأكسدة وإزالة الكربون
  • قد يُسبب التسخين أكسدةً أو فقدانًا للكربون، مما يُقلل من صلابته ومقاومته للتآكل. الفولاذ حساسٌ لهذا، ويحتاج إلى معالجة خاصة، مثل المعالجة بالتفريغ.

تطبيقات فولاذ الأدوات

وفقًا للتطبيق، قمنا بتصنيف الفولاذ الأدواتي الذي تقدمه شركتنا.

فئة	درجة الفولاذ	مجالات التطبيق الرئيسية	أمثلة استخدام محددة
فولاذ أداة العمل البارد	د2	قوالب وأدوات العمل البارد	قوالب الختم، قوالب التشكيل، أدوات القطع، قوالب البثق البارد، الأدوات اليدوية
	د3	قوالب وأدوات العمل البارد	قوالب الختم، قوالب التشكيل، أدوات القطع، قوالب البثق البارد، الأدوات اليدوية
	أ2	قوالب العمل البارد وأدوات القطع	اللكمات، قوالب الختم، قوالب التشكيل، أدوات قطع النجارة
	O1	أدوات وقوالب العمل الباردة للأغراض العامة	أدوات القطع للأغراض العامة، قوالب الختم، أدوات القطع، النوابض
	الأكسجين	أدوات وقوالب العمل الباردة للأغراض العامة	أدوات القطع للأغراض العامة، قوالب الختم، أدوات القطع، النوابض
فولاذ الأدوات المقاوم للصدمات	س7	أدوات العمل الباردة عالية التأثير	اللكمات، المقصات، قوالب التشغيل القصيرة، قوالب الختم
فولاذ أداة العمل الساخن	ح11	قوالب وأدوات معالجة درجات الحرارة العالية	قوالب التشكيل الساخن، قوالب الصب، أدوات القطع الساخن، أدوات البثق
	ح13	قوالب وأدوات معالجة درجات الحرارة العالية	قوالب التشكيل الساخن، قوالب الصب، أدوات القطع الساخن، أدوات البثق
فولاذ الأدوات عالي السرعة	م2	أدوات القطع عالية السرعة	رؤوس المثقاب، قواطع الطحن، شفرات المنشار، أدوات التنصت، المثاقب
	م35	أدوات القطع عالية السرعة (تحتوي على الكوبالت، صلابة حمراء أعلى)	رؤوس المثقاب، قواطع الطحن، شفرات المنشار، أدوات التنصت، المثاقب
	م42	أدوات القطع عالية السرعة (تحتوي على الكوبالت، صلابة حمراء أعلى)	رؤوس المثقاب، قواطع الطحن، شفرات المنشار، أدوات التنصت، المثاقب
قوالب الفولاذ	ص20	قوالب حقن البلاستيك	قوالب حقن البلاستيك، قواعد القوالب، قوالب الصب، إطارات القوالب الكبيرة
	P20+Ni	قوالب حقن البلاستيك (مقاومة التآكل المحسنة)	قوالب حقن البلاستيك، قواعد القوالب، قوالب الصب، إطارات القوالب الكبيرة
	P20+S	قوالب حقن البلاستيك (قابلية التصنيع المحسنة)	قوالب حقن البلاستيك، قواعد القوالب، قوالب الصب، إطارات القوالب الكبيرة