آشنایی با شافت هارد و هارد کروم
شافت هارد و هارد کروم دو مدل رایج از شافت (Shaft) است که از آنها در ماشین آلات برای انتقال نیروها و گشتاورها از یک مکان به مکان دیگر استفاده میشود. شافت هارد (Hard Shaft) و شافت هارد کروم (Hard Chrome Shaft) به یک نوع شافت خاص اشاره دارد که سطح خارجی با روشهای خاصی سخت شدهاند.
شافت هارد به شافتهایی اشاره دارد که تحت فرآیندهای خاصی مانند ماشینکاری و حرارت دهی تولید میشوند تا ویژگیهای مکانیکی مانند استحکام و سختی بهبود یابند. این شافتها به دلیل ویژگیهای مکانیکی قویتر و مقاومت به سایش بالا، برای کاربردهایی که نیاز به استحکام و دوام بیشتر دارند، استفاده میشوند. معمولاً در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، صنایع معدنی، ماشین سازی، صنایع نفت و گاز، و صنایع ساختمانی از شافتهای هارد استفاده میشود. این شافتها میتوانند به عنوان قطعات پیچیده ماشین آلات یا اجزای انتقال نیرو در سیستمهای مختلف عمل کنند.
در شافت هارد کروم، یک لایه پوشش هارد کروم (یا کروم سخت) پوشانده شده است. پوشش هارد کروم به معنای ایجاد یک لایه نازک از کروم سخت و مقاوم بر روی سطح شافت است. این فرآیند عمدتاً به منظور بهبود ویژگیهای سطحی شافت و افزایش مقاومت آن در برابر سایش، خوردگی و فشارهای مکانیکی انجام میشود. شافت هارد کروم معمولاً در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بالا در مقابل سایش و خوردگی دارند، مورد استفاده قرار میگیرد. به عنوان مثال، در ماشین آلات صنعتی، تجهیزات هیدرولیک، اسکروها، محورها، و موارد دیگر که با تنشهای زیاد و شرایط سخت روبرو میشوند، از شافت هارد کروم استفاده میشود.
در برخی از کاربردها شافت هارد و هارد کروم، برای میله راهنما استفاده میشوند. در نتیجه باید برای جلوگیری از سایش سطح شافت سطح آنها به خوبی پرداخت شده باشد و سختی کافی را داشته باشد تا بلبرینگهای خطی و بال بوشینگها به راحتی بر روی آنها حرکت نمایند. در غیر این صورت راحتی حرکت آنها از بین میرود. این موضوع باعث خرابی دستگاه و صرف زمان بسیار زیادی جهت تعویض شافتها خواهد شد.
۳ ویژگی مهم در مورد شافت هارد و هارد کروم
در مورد شافتهای هارد کروم و شافتهای هارد (سخت کاری شده)، چند نکته مهم وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند:
۱) مقاومت به سایش و فرسایش (Wear and Abrasion Resistance): کروم پوشانی در شافتهای هارد کروم، باعث افزایش مقاومت شافت در برابر سایش و فرسایش میشود، که به خصوص در کاربردهایی که قطعات در تماس مستقیم با سطوح دیگر قرار دارند (مانند محورها)، اهمیت دارد. شافتهای هارد به دلیل ویژگیهای مکانیکی قویتر و سختی بالا، مقاومت به سایش و فرسایش بسیار بالایی دارند. این ویژگی مخصوصاً در کاربردهایی که نیاز به تحمل فشارها و تنشهای مکانیکی زیادی دارند، مهم است.
۲) استحکام و مقاومت مکانیکی (Strength and Durability): شافتهای هارد کروم دارای استحکام و مقاومت مکانیکی بالا هستند که آنها را برای تحمل نیروها و لنگرهای بزرگ مناسب میکند. شافتهای هارد به دلیل پروسههای حرارتی و پوششهای سطحی، استحکام و دوام بالایی دارند. این ویژگی آنها را برای کاربردهایی که نیاز به تحمل نیروها و لنگرهای بزرگ و پیچیده دارند، مناسب میسازد.
۳) کاهش تنشهای داخلی (Reduction of Internal Stresses): انتخاب مواد مناسب و پوششهای سطحی میتواند به کاهش تنشهای داخلی پسماند و ترکها در شافتهای هارد و هارد کروم کمک کند و دوام آنها را افزایش دهد.
در کل، تولید و استفاده از شافتهای هارد و هارد کروم نیازمند دقت و توجه به جزئیات فرآیندهای تولید و کاربرد آنهاست تا به بهبود ویژگیهای مکانیکی و دوام این قطعات کمک شود. انتخاب بین شافت هارد کروم و شافت هارد بسته به نیازها و شرایط خاص کاربرد و اهداف موردنظر صورت میگیرد.
فرآیند تولید شافت هارد و هارد کروم
تولید شافتهای هارد (سخت) معمولاً به منظور بهبود ویژگیهای مکانیکی و سطحی آنها انجام میشود. دو نوع معمول تولید شافت هارد شامل شافت هارد کروم و شافت هارد (Induction Hardened Shaft) هستند. این دو روش به ترتیب در زیر توضیح داده شدهاند:
تولید شافت هارد کروم
در این روش، از یک ماده پایه با محتوای کروم بالا (معمولاً فولاد کروم مولیبدن) برای تولید شافت استفاده میشود. فرآیند تولید شامل مراحل زیر است:
۱) تولید شافت پیش ساخته: در این مرحله، شافت ابتدا به شکل کلی با ابعاد نسبتاً نزدیک به نهایی تولید میشود. این مرحله شامل ماشینکاری، تراشکاری و فرآیندهای دیگر است.
۲) حرارت دهی و عملیات حرارتی: شافت در این مرحله به دماهای بالا گرم میشود تا ساختار داخلی آن تغییر کند و بخشهایی از آن میتوانند مواد ریزساختاری بهتری بپذیرند. سپس شافت به طور کنترلشده خنک میشود.
۳) کروم پوشانی: در این مرحله، شافت با استفاده از روشهای مختلفی نظیر کروم پلیت کردن یا کروم سختی کردن پوشانیده میشود. این فرآیند باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش شافت میشود.
۴) ماشینکاری و پرداخت: شافت پس از کروم پوشانی ممکن است نیاز به تراش و فرآیندهای پرداخت داشته باشد تا ابعاد نهایی و سطح نهایی به دست آید.
تولید شافت هارد (Induction Hardened Shaft)
در این روش، فرآیند تراشکاری به همراه حرارت دهی محلی برای تولید شافت هارد استفاده میشود. مراحل اصلی عبارتند از:
۱) تولید شافت پیش ساخته: همانند روش قبلی، شافت ابتدا به شکل کلی با ابعاد نزدیک به نهایی تولید میشود.
۲) حرارت دهی محلی با استفاده از القاء (Induction Heating): در این مرحله، قسمتهای معینی از شافت مورد حرارت دهی قرار میگیرند تا دماهای بالا بگیرند. سپس شافت به طور ناگهانی خنک میشود. این فرآیند باعث تغییر ساختار ماده و افزایش سختی در ناحیههای مورد نظر میشود.
۳) ماشینکاری و پرداخت: پس از حرارت دهی محلی، شافت ممکن است نیاز به تراش و فرآیندهای پرداخت داشته باشد تا ابعاد نهایی و سطح نهایی به دست آید.
آشنایی با فولاد مناسب برای تولید شافت هارد کروم و شافت هارد
برای تولید شافت هارد کروم و شافت هارد، انتخاب مواد مناسب با توجه به ویژگیهای مکانیکی و عملکرد مورد نیاز بسیار مهم است. در زیر، نوعهای فولاد مناسب برای هر دو نوع شافت توضیح داده شده است:
شافت هارد کروم
برای تولید شافت هارد کروم، استفاده از فولادهای آلیاژی با مقدار بالای کروم مناسب است. این فولادها دارای خاصیت کرومپذیری بالا هستند که به معنای توانایی جذب کروم به ساختار خود هستند. برخی از فولادهای مناسب برای شافت هارد کروم عبارتند از:
۱) AISI 4140: این فولاد آلیاژی با مقادیر مناسب کروم، مولیبدن و کربن به عنوان یکی از محبوبترین گزینهها برای شافت هارد کروم شناخته میشود.
۲) AISI 4340: فولاد آلیاژی AISI 4340 نیز دارای ویژگیهای مکانیکی برتر و مقاومت به سایش خوبی است و میتواند برای تولید شافت هارد کروم مورد استفاده قرار گیرد.
شافت هارد
برای تولید شافت هارد (Induction Hardened)، معمولاً از فولادهای آلیاژی با مقدار مناسب کربن و عناصر آلیاژی دیگر استفاده میشود. این فولادها باید به طور مخصوص در مناطقی که نیاز به حرارت دهی محلی دارند، سخت شوند. برخی از فولادهای مناسب برای شافت هارد عبارتند از:
۱) AISI 1045: این فولاد با مقدار کربن معتدل مناسب برای تولید شافت هارد است و به راحتی قابل سختکاری و حرارت دهی محلی است.
۲) AISI 4140: همانند شافت هارد کروم، AISI 4140 نیز به عنوان فولاد آلیاژی مناسبی برای شافت هارد در نظر گرفته میشود.
توجه داشته باشید که انتخاب ماده مناسب برای تولید هر دو نوع شافت به ترکیب مواردی مانند نیازهای کاربردی، محیط عملکرد، و ویژگیهای مکانیکی مورد نیاز بستگی دارد. همچنین، استانداردها و مشخصات فنی مرتبط با صنعت مورد نظر نیز باید در انتخاب ماده مدنظر قرار گیرند.
خواص مکانیکی شافت هارد و هارد کروم
خواص مکانیکی شافت هارد و هارد کروم به شرح زیر هستند. لازم به ذکر است که این اعداد تقریبی هستند و ممکن است بر اساس ترکیب مواد، فرآیندهای تولید، سازندگان مختلف و استفاده موردی تغییر کنند. همچنین، این خواص میتوانند با تغییرات در فرآیند تولید و پوششدهی سطحی بهبود یافته یا تغییر کنند.
خواص مکانیکی شافت هارد
– استحکام تسلیم (Yield Strength): معمولاً بین 600 و 800 مگاپاسکال (MPa)
– استحکام نهایی (Ultimate Tensile Strength): معمولاً بین 700 و 1000 مگاپاسکال (MPa)
– سختی (Hardness): معمولاً بین 50 و 60 HRC (سختی راکول)
– مقاومت به سایش (Wear Resistance): بالا
– مقاومت به فرسایش (Abrasion Resistance): بالا
– مقاومت به خستگی (Fatigue Resistance): خوب
خواص مکانیکی شافت هارد کروم
– استحکام تسلیم (Yield Strength): معمولاً بین 400 و 600 مگاپاسکال (MPa)
– استحکام نهایی (Ultimate Tensile Strength): معمولاً بین 800 و 1100 مگاپاسکال (MPa)
– سختی (Hardness): معمولاً بین 55 و 65 HRC (سختی راکول)
– مقاومت به سایش (Wear Resistance): بسیار بالا
– مقاومت به فرسایش (Abrasion Resistance): بسیار بالا
– مقاومت به خستگی (Fatigue Resistance): خوب
سازندگان شافت هارد و هارد کروم
شافت هارد و هارد کروم معمولاً از قطر ۶ میلیمتر تا ۲۰۰ میلیمتر و با طول تقریباً ۶ متر تا ۷ متر تولید میشود. جنس مغزی فولاد شافت هارد و هارد کروم از فولادهای مختلفی میباشد که برخی از آنها در این مقاله به آن اشاره شد اما برای اطلاعات بیشتر باید به راهنمای محصول سازنندگان مراجعه شود.
عمق لایه سختکاری شده در شافتها متفاوت است. میزان عمق لایه سخت کاری شده در شافت هارد را باید در دفترچه راهنمای محصول یافت. میزان پوشش کروم سخت در قطر ۵۰ تا ۷۰ میکرون میباشد که هرچه ضخامت این لایه بیشتر باشد شافت از کیفیت بهتری برخوردار است.
در ادامه چند شرکت بزرگ در زمینه تولید شافت هارد و هارد کروم فعال هستند، آورده شده است.
برخی از سازندگان شافت هارد:
۱) SKF Group
۲) Timken Company
۳) NSK Ltd.
۴) RBC Bearings Incorporated
۵) Schaeffler AG (FAG)
برخی از سازندگان شافت هارد کروم:
۱) Precision Shaft Technologies
۲) Metallurgica Alta Brianza (MAB)
۳) ChromTech Holdings
۴) Associated Steel Corporation
۵) Ovako Group
این مقاله در تاریخ ۲۱ مرداد ۱۴۰۲ آپدیت شده است.
به این مقاله چقدر امتیاز میدهید؟
Rating 3.55 from 42 votes
این صفحه را با دیگران به اشتراک بگذارید و امتیاز بگیرید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.