خبرگزاری کتاب ایران (ایبنا)، چرخ دنده و شاتون دو اجزای حیاتی در سیستم انتقال نیروی خودرو هستند که نقش مهمی در انتقال حرکت از موتور به چرخ‌ها دارند. برای ساخت این دو قطعه از فولاد استفاده می‌شود چرا که فولاد دارای ویژگی‌هایی مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر خستگی و انعطاف‌پذیری است که از پیش‌نیازهای مهم در ساخت این قطعات است.
چرا از فولاد برای ساخت شاتون و چرخ دنده استفاده می‌شود؟
استفاده از فولاد در ساخت شاتون و چرخ دنده به دلیل ویژگی‌های مکانیکی برجسته این فلز انجام می‌شود. فولاد به دلیل استحکام بسیار بالا و مقاومت در برابر فشار و کشش، برای ساخت اجزایی که در معرض تنش‌های مکانیکی قرار می‌گیرند، انتخاب ایده‌آلی است. شاتون به عنوان قطعه‌ای که نیروی خطی از پیستون را به حرکت چرخشی در میل لنگ تبدیل می‌کند، باید تحت فشار و کشش مکانیکی قرار گیرد. همچنین چرخ دنده نقش اصلی در انتقال نیرو و تغییر سرعت دارد، و در این مورد نیز استحکام و مقاومت فولاد امری اساسی است.
از دیگر ویژگی‌های مثبت فولاد می‌توان به مقاومت در برابر خستگی اشاره کرد. در سیکل‌های مکانیکی متناوب که در سیستم انتقال نیروی خودروها ایجاد می‌شود، قطعات در معرض خستگی قرار می‌گیرند. فولاد با توانایی مقاومت در برابر این خستگی و ماندگاری در شرایط سخت مکانیکی، بهترین گزینه برای ساخت شاتون و چرخ دنده است.
علاوه بر این، انعطاف‌پذیری فولاد نیز از مزایای این جنس برای ساخت اجزای انتقال نیرو است. این انعطاف‌پذیری می‌تواند در مواجهه با نیازهای مختلف ساختارها و سیستم‌ها، از جمله تغییرات حرارتی مفید باشد. همه این عوامل، فولاد را به عنوان یک گزینه مطلوب و اثبات‌شده در صنعت خودروسازی معرفی می‌کنند.
انواع فولاد مناسب برای ساخت شاتون و چرخ دنده
به طور کلی می‌توان گفت که فولادهای عملیات حرارتی‌پذیر به دلیل ویژگی‌هایی چون انعطاف پذیری، شکل‌پذیری و استحکام کششی بالا، برای ساخت قطعات خودرو گزینه مناسبی هستند. مهم‌ترین فولادهایی که برای ساخت شاتون و چرخ‌دنده مورد استفاده قرار می‌گیرند، به شرح زیر است:
فولاد Mo40
فولاد Mo40 یا AISI 4040 یک نوع فولاد آلیاژی است که ویژگی‌ها و مشخصات منحصربه‌فردی دارد. این فولاد حاوی ۳/۰ – ۱۵/۰ مولیبدین (Mo) است که سبب افزایش استحکام و مقاومت در برابر خستگی این فولاد شده است. ویژگی‌ها و کاربردهای فولاد Mo40 به شرح زیر است:
مقاومت در برابر خستگی: حضور مولیبدن سبب افزایش مقاومت این فولاد در برابر خستگی و تنش‌های مکانیکی متناوب می‌شود.
استحکام بالا: AISI 4040 دارای استحکام مکانیکی بالا است که آن را برای کاربردهایی که نیاز به قطعات مقاوم با تحمل فشار و کشش زیاد دارند، مناسب می‌کند.
قابلیت پردازش حرارتی: این نوع فولاد به خوبی قابلیت پردازش حرارتی را دارد که این امکان را فراهم می‌کند که خواص مکانیکی آن بهبود یابد.
کاربرد فولاد Mo40
AISI 4040 در تولید قطعات مهندسی، شفت‌ها، و قطعاتی که در شرایط سخت و محیط‌های پرتنش فعالیت می‌کنند، استفاده می‌شود. همچنین، در صنایع خودروسازی برای ساخت شاتون و چرخ دنده، ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فولاد کربنی
فولاد کربنی نوعی فولاد است که از کربن به عنوان عنصر اصلی تشکیل شده است و بر اساس مواد سازنده آن، انواع گوناگونی دارد. به طور کلی این فولاد دارای ویژگی‌ها و کاربردهای زیر است:
محتوای کربن: فولاد کربنی معمولاً شامل مقدار کربنی بین ۲/۰ تا ۱/۲ درصد است. مقدار کربن تأثیر مستقیمی بر ویژگی‌های مکانیکی و سختی فولاد دارد.
سختی: افزودن کربن به فولاد سبب افزایش سختی آن می‌شود. این ویژگی می‌تواند در تولید ابزارهای برش، ابزارهای پرس، و اجزایی که نیاز به سختی زیاد دارند، مورد استفاده قرار گیرد.
مقاومت در برابر خستگی: فولاد کربنی معمولاً دارای مقاومت خوبی در برابر خستگی است، که آن را برای قطعاتی که تحت تنش‌های متناوب قرار دارند، مناسب می‌کند.
قابلیت پردازش حرارتی: این نوع فولاد به راحتی قابلیت پردازش حرارتی دارد که این امکان را به صنعت‌هایی که به تغییرات سختی و ساختار میکروسکوپی نیاز دارند، می‌دهد.
کاربرد فولاد کربنی
فولاد کربنی در تولید انواع ابزارهای دستی، تیغه‌های برش، قطعات ماشینی، و ابزارهای ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، در صنایع ساختمانی، تولید قطعات خودرو و صنعت ماشین‌سازی نیز کاربرد دارد.
فولاد CK60 (1.1221)
فولاد Ck60 یک نوع فولاد کربنی با ترکیب شیمیایی خاص است که استحکام و سختی‌پذیری بیشتری نسبت به فولاد Ck45 دارد. ویژگی‌ها و کاربردهای این نوع فولاد به شرح زیر است:
ترکیب شیمیایی: فولاد Ck60 شامل مقدار مناسبی از کربن (C) و مواد آلیاژی دیگر از جمله سیلیسیم (Si) منگنز (Mn)، کروم (Cr)، فسفر (P)، گوگرد (S)، مولیبدن (Mo) و نیکل (Ni) است. این ترکیب شیمیایی ویژگی‌های مکانیکی فولاد را تعیین می‌کند که از بارزترین آنها مقاومت بالای Ck60 در برابر اصطکاک است.
سختی: این فولاد به دلیل محتوای کربن مناسب، دارای سختی بالایی است که آن را برای استفاده در قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر سایش و سختی زیاد دارند، مناسب می‌کند.
مقاومت در برابر خستگی: فولاد ۱.۱۲۲۱ به دلیل خاصیت مقاومت خوب در برابر خستگی، برای قطعاتی که در شرایط تنش‌های مکانیکی متناوب قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قابلیت پردازش حرارتی: فولاد Ck60 قابلیت پردازش حرارتی خوبی دارد که این امکان را می‌دهد تا با اعمال گرما، خواص مکانیکی و ساختار میکروسکوپی آن تغییر کند.
کاربرد فولاد CK60
این نوع فولاد در تولید انواع ابزارهای برش، تیغه‌های صنعتی، و قطعات ماشینی با نیاز به سختی و مقاومت بالا، استفاده می‌شود. همچنین، در صنایعی که به مقاومت در برابر فشار و تنش مکانیکی نیاز دارند، از این فولاد استفاده می‌شود. به عنوان مثال در صنعت خودروسازی برای ساخت قطعات موتور و پیچ‌ها، محورها، شفت، بازوی اکسل، میل لنگ، چرخ‌دنده‌ها و شاتون از فولاد ۱.۱۲۲۱ استفاده می‌کنند.
نظر شما