فولاذ الأدوات W1: الخواص والمعالجة الحرارية والاستخدام الصناعي

فولاذ الأدوات W1 لا يزال أحد أكثر أنواع الفولاذ عالي الكربون اقتصاديًا في السوق، وعندما يحترم المستخدمون حدوده فيما يتعلق بالصلابة والتشويه، فإنه يوفر أداء قطع ممتازًا وصلابة عالية وحوافًا حادة للغاية بجزء بسيط من تكلفة الدرجات المخلوطة. من الناحية العملية، يعني ذلك أن W1 من مصدر خاضع للرقابة مثل MWalloys هو خيار مثالي في الأدوات اليدوية والقوالب البسيطة والمقاييس وأدوات العمل على البارد على المدى القصير، بينما يجب على المهندسين الانتقال إلى الفولاذ المقوى بالزيت أو الفولاذ المقوى بالهواء بمجرد أن يصبح التحميل بالصدمات أو الهندسة المعقدة أو التفاوتات الضيقة الأبعاد أمرًا بالغ الأهمية.

ما هو فولاذ الأدوات W1 من الناحية الهندسية العملية؟

التصنيف والتسمية

يقع الفولاذ W1 ضمن عائلة فولاذ الأدوات المقوى بالماء ضمن تصنيف فولاذ الأدوات AISI. يشير الحرف “W” إلى ممارسة التقسية بالماء، وليس إلى محتوى التنغستن. النقاط الرئيسية:

• النوع: فولاذ أدوات عادي عالي الكربون.
• التسمية AISI / SAE: W1.
• المعايير النموذجية:
  • سبيكة فولاذ الأدوات ASTM A681.
  • SAE J437 / J438.
• أشكال المنتجات: الدوارات، والمسطحات، والصفائح، والمخزون الأرضي الدقيق، وقضيب الحفر، والأسلاك، وأحيانًا الكتل المطروقة.

في معظم المواصفات الحديثة يحتوي W1 على محتوى قليل جدًا من السبائك بخلاف الكربون والمنجنيز والسيليكون. وهذا يجعله قريبًا من الفولاذ الكربوني العادي عالي الجودة، ولكن مع تحكم أكثر إحكامًا في التركيب والنظافة والصلابة بهدف تلبية متطلبات أداء الأدوات.

سبب استمرار استخدام W1 على نطاق واسع

على الرغم من توافر درجات أكثر تقدمًا، لا يزال W1 يشهد استخدامًا كثيفًا بسبب:

• يصل إلى مستويات صلابة عالية جدًا بعد إخماده بالماء
• إجراءات المعالجة الحرارية مباشرة ويمكن تنفيذها باستخدام المعدات الأساسية
• لا تزال تكلفة الكيلوغرام الواحد منخفضة مقارنةً بالفولاذ المصلد بالزيت أو فولاذ الأدوات المصلد بالهواء
• يمكن طحن حواف القطع بشكل حاد للغاية وصقلها بسهولة
• لا تزال العديد من الأدوات والمطبوعات القديمة تستدعي W1

في الوقت نفسه، يجب على المهندسين أن يضعوا في اعتبارهم أن W1 لديها:

• صلابة محدودة مقارنةً بالفولاذ المشغول على البارد المخلوط بالسبائك
• مخاطر واضحة للتشقق والتشويه أثناء التبريد
• مقاومة تآكل متواضعة مقارنةً بدرجات السبائك العالية مثل D2 أو M2
• درجات حرارة تقسية منخفضة للغاية بالنسبة للفولاذ عالي السرعة

لذا فإن W1 يناسب الاستخدامات منخفضة إلى متوسطة التحمل حيث تفوق حدة الحافة والتكلفة وسهولة المعالجة الحرارية الاحتياجات المتعلقة بمقاومة الصدمات وثبات الأبعاد.

إذا كان مشروعك يتطلب فولاذ الأدوات W1، اتصل ب MWalloys للحصول على عرض أسعار مجاني.

كيف تؤثر تركيبة فولاذ الأدوات W1 على الأداء؟

التركيب الكيميائي النموذجي ل W1

تأتي القيم الواردة في الجدول من مراجع الصناعة الشائعة ونطاقات بيانات MWalloys الداخلية. قد يختلف المنتجون الأفراد اختلافًا طفيفًا.

لا تشتمل كل كيمياء W1 على الكروم أو الفاناديوم؛ حيث لا تزال أنواع الكربون العادي تهيمن على التوريد. يمكن أن توفر سبائك MWalloys شهادات الحرارة التي توضح النطاقات الدقيقة والمحتويات المتبقية، وهو أمر مهم عندما يحتاج المستخدمون إلى استجابة متسقة أثناء المعالجة الحرارية.

محتوى الكربون وتأثيره على الصلابة والمتانة

يقع مستوى الكربون في قلب أداء W1:

• أقل من 0.75 في المائة تقريباً من الكربون
  • تنخفض الصلابة القصوى قليلاً
  • تتحسن الصلابة
  • مناسبة في الأدوات التي تحتاج إلى مزيج من القوة وبعض الليونة
• حوالي 0.90 بالمائة من الكربون
  • إمكانية صلابة عالية جدًا بعد التبريد
  • يتحسن الاحتفاظ بالحواف بشكل ملحوظ
  • انخفاض مقاومة الصدمات

في الممارسة العملية، تتجمع معظم إمدادات W1 التجارية بالقرب من 0.90 في المائة من الكربون، مستهدفةً أفضل حل وسط بين ثبات الحافة والمتانة في الأدوات اليدوية والقوالب الخفيفة.

دور المنجنيز والسيليكون

يحافظ W1 عمدًا على تواضع السبائك. يظهر المنجنيز والسيليكون بنسب منخفضة:

• المنجنيز
  • يساعد قليلاً في تصلب المقطع العرضي
  • يربط الكبريت لتكوين كبريتيد المنجنيز، مما يقلل من قصر الحرارة
  • يمكن أن تؤدي المستويات الزائدة إلى انخفاض الصلابة، ولهذا السبب تظل حدود W1 متواضعة
• السيليكون
  • يقوي الفريت
  • يوفر إزالة الأكسدة أثناء صناعة الفولاذ
  • يمكن أن يزيد من مقاومة المزاج قليلاً

ويمنحان معًا W1 صلابة كافية للتحول الكامل في المقاطع الصغيرة أثناء التبريد المائي مع الحفاظ على البنية المجهرية صلبة بشكل معقول تحت عتبة الصلابة الهشة.

النظافة ومراقبة التضمين

فولاذ الأدوات مثل W1 غالبًا ما يشهد الخدمة في حواف القطع الحادة والمقاطع الرقيقة. تعمل الشوائب اللافلزية، وخاصة جسيمات الكبريتيد أو الأكسيد الكبيرة، كعوامل بدء التشقق تحت الضغط. W1 عالي الجودة:

• تحكم صارم في الكبريت والفوسفور
• يستخدم التكرير الثانوي أو ممارسة المغرفة الخاضعة للرقابة
• يستهدف الشوائب الصغيرة المشتتة بدقة

من وجهة نظر المشتريات، فإن طلب شهادات المطاحن، وحيثما كان ذلك ضروريًا، الفحص بالموجات فوق الصوتية أو الفحص بالموجات فوق الصوتية أو الفحص بالموجات فوق الصوتية من الموردين مثل MWalloys، يقلل من مخاطر الأعطال الهشة غير المتوقعة في الخدمة.

ما الخواص الميكانيكية التي تحدد W1 في الخدمة؟

نطاقات الصلابة النموذجية

يكمن السبب الرئيسي الذي يجعل العملاء يختارون W1 في مستويات الصلابة العالية التي يمكن الوصول إليها من خلال التبريد البسيط للمياه.

تعتمد القيم الدقيقة على محتوى الكربون وحجم المقطع وشدة التبريد ومدة التبريد. تبرد الأدوات الرقيقة بشكل أسرع أثناء التبريد وقد تصل إلى صلابة أعلى قليلاً مقارنةً بالمقاطع الأكثر سمكًا.

القوة والمتانة وسلوك التآكل

بالإضافة إلى أرقام الصلابة، يهتم المهندسون بـ

• قوة الخضوع والشد
  • في حالة التصلب والتقسية الكاملة، يمكن أن تتجاوز قوة الشد 2000 ميجا باسكال في المقاطع الرقيقة.
  • تزداد قوة الخضوع مع زيادة الصلابة ولكن تنخفض الليونة.
• الصلابة
  • يُظهر W1 صلابة معتدلة عند صلابة أقل من 58 HRC تقريبًا.
  • عند مستويات الصلابة الأعلى، تنخفض قيم الشق على شكل حرف V في Charpy بشكل حاد.
  • تتطلب الزوايا الحادة والشبكات الرقيقة والتغيرات المفاجئة في المقاطع ممارسة متحفظة في التبريد لتجنب التشقق.
• مقاومة التآكل
  • يحكمها بشكل أساسي المارتينسيت عالي الكربون والكربيدات المشتتة.
  • مناسب في عمليات الإنتاج القصيرة إلى المتوسطة التي تنطوي على تآكل خفيف إلى متوسط.
  • لا يمكن مقارنتها بدرجات الشغل على البارد ذات السبائك العالية حيث تهيمن كربيدات الكروم والموليبدينوم على سلوك التآكل.

وبعبارات بسيطة، يناسب W1 الأدوات التي تكون فيها الصلابة العالية والحواف الحادة أكثر أهمية من العمر الافتراضي الممتد في ظل التآكل الكاشطة الثقيلة أو الصدمات العالية.

ثبات الأبعاد والتشويه

يُدخل التبريد بالماء تدرجات حرارية حادة في الأجزاء، بالإضافة إلى الزيادة الكبيرة في الحجم من تحول الأوستينيت إلى المارتينسيت. تشمل التأثيرات ما يلي:

• تشويه في الطول أو التسطيح
• ظروف خارجة عن المألوف في الدبابيس أو اللكمات
• خطر التشقق في مركزات الإجهاد الداخلية

عادةً ما تكون المقاطع التي يقل سمكها عن 20 مم تقريبًا ذات صلابة موثوقة. قد تُظهر المقاطع الأكبر حجمًا تدرجات صلابة من السطح إلى اللب. غالبًا ما يقوم المهندسون بتصميم أدوات W1 بأحجام كبيرة قليلاً، ثم يطحنون الأبعاد النهائية بعد المعالجة الحرارية.

تقدم الأقسام اللاحقة مزيدًا من التفاصيل حول التقنيات التي تحسن التحكم في الأبعاد.

كيف يجب معالجة فولاذ الأدوات W1 بالحرارة في الصناعة؟

ممارسة المعالجة الحرارية لها تأثير هائل على الأداء. تمثل المعلمات التالية قيم بدء نموذجية، وليست وصفات مطلقة. قم دائمًا بمواءمة الإعدادات النهائية مع بيانات المورد وأبعاد الأداة.

ملخص دورات المعالجة الحرارية الشائعة

كل خطوة لها فروق دقيقة تؤثر على مخاطر التشقق والصلابة الناتجة.

ممارسة التلدين

عادةً ما يقوم الموردون مثل MWalloys بشحن W1 في حالة التلدين الكروي أو التلدين الكامل. عند الحاجة إلى تليين إضافي قبل التشغيل الآلي الثقيل:

1. التسخين ببطء إلى 760 - 790 درجة مئوية
2. الانتظار لفترة كافية لمعادلة درجة الحرارة خلال القسم
3. التبريد في الفرن بمعدل مضبوط، عادةً من 10 إلى 20 درجة مئوية في الساعة وصولاً إلى حوالي 540 درجة مئوية
4. ثم يبرد الهواء إلى درجة حرارة الغرفة

تُنتج هذه الدورة بنية لؤلؤية أو كروية دقيقة ذات صلابة تتراوح بين 180 و200 HB، مما يعطي قابلية جيدة للتشغيل الآلي وسلوكًا مستقرًا أثناء المعالجة الحرارية اللاحقة.

التقسية والتبريد

توازن ممارسة التقوية الصحيحة بين التحول الكامل والنمو المحدود للحبوب:

• التسخين المسبق
  • ارفع درجة الحرارة تدريجيًا إلى حوالي 400-600 درجة مئوية.
  • بالنسبة للأجزاء الكبيرة أو المعقدة، يمكن أن يساعد التسخين المسبق على خطوتين بالقرب من 400 درجة مئوية ثم حوالي 650 درجة مئوية في تقليل الصدمة الحرارية.
• أوستنيتيز
  • النطاق المستهدف 770-800 درجة مئوية تقريبًا لمعظم الأقسام.
  • تؤثر السماكة ومحتوى الكربون على الاختيار الدقيق.
  • عادةً ما يستغرق وقت النقع من 10 إلى 20 دقيقة بمجرد وصول اللب إلى درجة الحرارة المستهدفة في الأدوات الصغيرة.
  • يؤدي الإفراط في الوقت أو درجة الحرارة إلى زيادة خشونة الحبوب وزيادة هشاشتها.
• الإرواء
  • استخدم ماء مضطرب عند درجة حرارة 20-30 درجة مئوية تقريباً.
  • التسقية المباشرة من فرن التقوية إلى خزان التسقية.
  • حرِّك الأجزاء بحركة لطيفة لأعلى ولأسفل أو بحركة دائرية لتقليل ثبات غطاء البخار مع تجنب التقليب الشديد.
  • يُزال عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 100 درجة مئوية تقريبًا ويصبح الجزء دافئًا باليد.

تعتمد بعض الورش أحيانًا التبريد الخفيف بالزيت على أدوات W1 الرقيقة جدًا أو المعقدة لتقليل مخاطر التشقق. قد تؤدي هذه الممارسة إلى تقليل الصلابة وعمق التصلب بشكل طفيف، لذا فإن التحقق من صحة العملية أمر ضروري قبل إنتاج السلسلة.

استراتيجيات التهدئة

يجب أن تبدأ عملية التقسية بمجرد وصول الأجزاء إلى حالة التسخين اليدوي بعد التسقية. قد يؤدي ترك W1 المقوى بالكامل دون تقسية إلى خطر التشقق بسبب الضغوط الداخلية المحتجزة.

القواعد العامة:

• مزاج واحد عند درجة حرارة 150-200 درجة مئوية
  • تُستخدم في أدوات القطع التي تتطلب صلابة قصوى للحافة وأداء تآكل عالٍ تحت التحميل الخفيف.
  • يمكن أن تتجاوز الصلابة المحتفظ بها 62 HRC.
• درجة حرارة 200-300 درجة مئوية
  • خيار شائع في اللكمات والأدوات المعرضة لصدمات أعلى إلى حد ما.
  • صلابة في نطاق 58-62 HRC مع صلابة محسنة.
• درجة حرارة 350-400 درجة مئوية
  • نادرًا ما تستخدم في W1، لأن الدرجات الأخرى غالبًا ما تخدم الأدوار الشاقة بشكل أفضل.
  • تنخفض الصلابة إلى ما يقرب من منتصف 50 HRC، مع تحسن الصلابة بالنسبة إلى ظروف الصلابة الأعلى.

عادةً ما تكون فترات الانتظار في حدود ساعة واحدة كحد أدنى عند درجة الحرارة، مع وجود قاعدة عامة لا تقل عن ساعة واحدة لكل 25 مم من السمك. بالنسبة للمقاطع التي يقل سمكها عن 25 مم، تكون ساعة واحدة كافية بشكل عام.

في الحالات الحرجة، يمكن أن يساعد التقسية المزدوجة في تخفيف الضغوط المتبقية بشكل أكبر، خاصةً بعد الطحن.

أين يستخدم فولاذ الأدوات W1 عادةً في الأدوات والمكونات؟

الملف الشخصي للتطبيق

تحتل W1 مكاناً مناسباً يحتاج إليه المستخدمون:

• حواف قطع حادة جداً
• القدرة على المعالجة الحرارية بالأفران الأساسية وخزانات المياه
• تكلفة المواد منخفضة نسبيًا للقطعة الواحدة
• مقاومة تآكل معقولة في الإنتاج منخفض إلى متوسط الحجم

تشمل الاستخدامات الصناعية والورش الشائعة ما يلي:

• أدوات النجارة اليدوية
  • الأزاميل
  • شفرات الطائرة
  • الكاشطات
• الأدوات اليدوية في تشغيل المعادن وصيانتها
  • الصنابير والقوالب للخيوط اليدوية للفولاذ الطري
  • ماكينات ثقب، دبابيس يدوية
  • الكتبة واللكمات والدبابيس المنجرفة
• أدوات الشغل على البارد البسيطة
  • قوالب التقطيع والتشكيل منخفضة الحجم
  • تتعامل شفرات القص مع المعادن اللينة ذات المقاييس الخفيفة
  • أدوات الثني حيث يظل الاحتكاك والتآكل الكاشطة متواضعًا
• أدوات القياس والتخطيط
  • المربعات، الحواف المستقيمة
  • المقاييس التي تتطلب ثباتًا وصقلًا جيدًا

تحتوي العديد من هذه الأدوات على مقاطع عرضية صغيرة نسبيًا، وهو ما يناسب درجات تصلب الماء.

القطاعات التي لا تزال تهيمن عليها W1

على الرغم من أن فولاذ الأدوات عالي السبائك غالبًا ما يحل محل W1 في قوالب ومثاقب الإنتاج الضخم، إلا أن W1 يحتفظ بموطئ قدم في العديد من القطاعات:

• أدوات يدوية لأعمال النجارة والنجارة
• صناعة النماذج وتصنيع الأدوات والورش الميكانيكية الدقيقة
• عمليات الصيانة والإصلاح حيث لا تزال المعالجة الحرارية في الموقع باستخدام المشاعل أو الأفران البسيطة شائعة
• إعدادات تعليمية توضح مبادئ المعالجة الحرارية الأساسية

في هذه البيئات، يمكن أن تكون القدرة على تقسية وتلطيف W1 باستخدام طرق بسيطة، بما في ذلك التسخين المحلي باستخدام شعلة على أدوات صغيرة، أكثر جاذبية من متطلبات التحكم الممتدة لدرجات السبائك العالية.

الحالات التي قد لا يكون فيها W1 مثاليًا

يجب على المهندسين تجنب W1 في عدة ظروف:

• قوالب ختم عالية الإنتاجية تتعامل مع مواد الصفائح الكاشطة
• الأدوات المعرضة للتحميل بالصدمات الثقيلة أو الصدمات
• الأجزاء المعقدة ذات التغييرات المقطعية الكبيرة أو الزوايا الداخلية الحادة
• المكونات التي تتطلب ثباتًا محكمًا في الأبعاد بعد المعالجة الحرارية
• أدوات العمل الساخنة أو أدوات القطع عالية السرعة التي تشهد درجات حرارة مرتفعة

في مثل هذه الحالات، فإن الانتقال إلى التصلب الزيتي (O1) أو التصلب الهوائي (A2، A6) أو فولاذ الشغل البارد عالي السبائك (D2، M2) يحقق متوسط عمر متوقع أفضل، على الرغم من زيادة التكلفة الأولية ومتطلبات المعالجة الحرارية.

كيف يمكن مقارنة W1 مع O1 وA2 وغيرهما من فولاذ الشغل على البارد؟

غالبًا ما تؤدي المقارنة مع الدرجات البديلة إلى اتخاذ قرارات اختيار المواد. يلخص الجدول أدناه الخصائص النموذجية.

نظرة عامة مقارنة

الوجبات الرئيسية:

• يفوز W1 على تكلفة المواد وبساطة المعالجة الحرارية.
• يوفر O1 صلابة أفضل وتشوهًا أقل مع الاحتفاظ بتكلفة معقولة، وكثيرًا ما يحل محل W1 في القوالب واللكمات الصغيرة.
• يعمل A2 و D2 بشكل أفضل حيثما يبرر حجم الإنتاج ومتطلبات التآكل التكلفة والمعالجة الأكثر تعقيدًا.

اعتبارات الاختيار العملية

عندما تحدد الطباعة ببساطة “فولاذ الأدوات”، غالبًا ما يكون للمهندسين والمشترين حرية الاختيار. وتشمل عوامل القرار ما يلي:

• حجم المقطع وتعقيد الهندسة
• العمر المطلوب بالدورات أو الأمتار المقطوعة
• مرافق المعالجة الحرارية المتاحة
• متطلبات التحمل بعد المعالجة الحرارية
• قيود الميزانية وتكاليف الخردة

في العديد من ورش العمل، يظل W1 هو المكان المفضل حيث:

• القطع صغيرة وغير مجهدة بشدة
• يمكن التعامل مع التشوه الطفيف أثناء الطحن النهائي
• تظل فترات الإنتاج قصيرة
• يقدر صانعو الأدوات المهرة “ملمس” W1 أثناء الطحن والشحذ

يناقش الموظفون الفنيون في MWalloys بشكل روتيني مثل هذه المفاضلات مع العملاء، مما يساعد على مطابقة اختيار الرتبة مع أهداف المعالجة والتصميم والأهداف الاقتصادية.

ما هي ممارسات التصنيع الآلي والطحن التي تعمل بشكل أفضل مع W1؟

قابلية التشغيل الآلي في حالة التلدين

في حالة التلدين الكروي، تتشابه آلات W1 تقريبًا مع الفولاذ الكربوني العادي عالي الجودة بالقرب من 0.90 في المائة من الكربون. ميزات التصنيع:

• تتم عمليات الحفر، والخراطة، والتفريز، والطحن، والاستدقاق بسلاسة باستخدام أدوات تقليدية من الفولاذ عالي السرعة أو الكربيد.
• يظل سلوك الرقاقة متسقًا، دون عدم استقرار شديد.
• يمكن أن تتجاوز سرعات القطع السرعات الموصى بها في فولاذ الأدوات المخلوط بالسبائك بسبب انخفاض محتوى السبيكة، على الرغم من أن الحرص لا يزال يساعد على تجنب تصلب العمل على السطح.

توصيات نموذجية للتخطيط التقريبي:

• سرعة القطع بأدوات فولاذية عالية السرعة: 18-25 م/الدقيقة في الخراطة والوجه.
• سرعة القطع بأدوات الكربيد: 120-180 م/دقيقة حسب صلابة الإعداد.
• يحسن استخدام سوائل القطع المناسبة من عمر الأداة وسلامة السطح.

ومن حيث المشتريات، تقلل هذه السهولة النسبية في التشغيل الآلي من تكلفة التصنيع قبل المعالجة الحرارية.

التصنيع في حالة تصلب الآلات

بمجرد أن يتم تقويتها وتقويتها فوق 58 HRC تقريبًا، يصبح من الصعب تشغيل W1 آليًا بشكل تقليدي. وتشمل الخيارات ما يلي:

• الطحن باستخدام عجلات ومبردات مناسبة
• التصنيع الآلي بالتفريغ الكهربائي في أشكال هندسية معينة
• الخراطة الصلبة باستخدام أدوات متطورة من السيراميك أو CBN على ماكينات صلبة

لا يزال الطحن هو النهج الأكثر موثوقية، خاصةً بالنسبة للأبعاد النهائية على اللكمات والقوالب والقياسات.

توصيات الطحن

لتجنب حروق الطحن والتشققات الدقيقة على W1 الصلبة:

• اختر مواصفات العجلة المناسبة لفولاذ الأدوات عالي الكربون، وغالبًا ما يكون من أكسيد الألومنيوم الأبيض أو الوردي مع بنية مفتوحة نسبيًا.
• استخدم تدفق سائل تبريد كافٍ مع ترشيح مناسب لتجنب التقاط المواد الكاشطة.
• خذ عدة تمريرات خفيفة بدلاً من تمريرة إزالة واحدة ثقيلة، خاصةً بالقرب من الزوايا الحادة أو الشبكات الرفيعة.
• اسمح للأجزاء بالتساوي مع درجة حرارة الغرفة بين مراحل الطحن في حالة حدوث إزالة كبيرة للمواد.

يساعد تخفيف الإجهاد بعد الطحن أحيانًا في تخفيف الإجهاد في بعض الأحيان حيث تُظهر الأجزاء إجهادًا متبقيًا عاليًا وحركة طفيفة بعد التصنيع الآلي.

ما مدى استقرار W1 أثناء التبريد والتبريد، وكيف يمكن تقليل التشوه؟

العوامل التي تؤدي إلى التشويه والتشقق

تواجه درجات التصلب المائي بطبيعتها شدة إخماد أعلى من الفولاذ المتصلب بالزيت أو الهواء. ينشأ التشويه من عدة مصادر:

• التدرجات الحرارية أثناء التبريد
• سلالات التحول من الأوستينيت إلى المارتينسيت
• سمك المقطع غير المنتظم أو الهندسة غير المتماثلة
• الضغوطات المتبقية من التصنيع الآلي أو الطحن السابق

تزداد مخاطر التكسير حيث:

• الزوايا الحادة أو المداخل العميقة تركز الضغوطات
• تختلف المقاطع العرضية بشكل كبير داخل الجزء الواحد
• خلّف التصنيع الآلي إجهادات سطحية عالية الشد، خاصةً في المقاطع المقلوبة

ممارسات التصميم التي تساعد W1 على النجاة من المعالجة الحرارية

لتحسين معدلات البقاء على قيد الحياة والتحكم في الأبعاد:

• استخدم أنصاف أقطار كبيرة في الزوايا الداخلية حيثما أمكن.
• الحفاظ على المقاطع العرضية المنتظمة، أو على الأقل تجنب التحولات المفاجئة بين المناطق الرقيقة والسميكة.
• توفير بدل المخزون على الأسطح الحرجة، وتوقع الطحن النهائي بعد المعالجة الحرارية.
• تجنب الثقوب العميقة العمياء أو الأخاديد الحادة ذات الجذور الصغيرة.
• قم بتنظيف جميع الحواف قبل التسقية، حيث أن النتوءات تعمل كمحفزات للتشقق.

عندما يتعذر تغيير التصميم، قد يمثل تحويل الرتبة إلى O1 أو A2 قرارًا هندسيًا أفضل.

استراتيجيات المعالجة للتحكم في الحركة

يمكن للمحلات تنفيذ خطوات التحكم في العملية لترويض سلوك W1:

• تخفيف الضغط قبل التصنيع الآلي النهائي
  • يساعد التسخين إلى ما يقرب من 600-650 درجة مئوية متبوعًا بالتبريد البطيء على تقليل الإجهادات الناتجة عن التشغيل الآلي.
• التسخين المسبق والتحكم في التسخين المسبق والأوستنة
  • إن تجنب التجاوز في درجة الحرارة والاحتفاظ بالحرارة لفترة كافية لإشباع الأجزاء فقط يمنع نمو الحبيبات الخشنة التي تدعو إلى التشقق.
• التبريد الاتجاهي
  • يمكن أن يؤدي غمر الأجزاء في وسط التبريد في اتجاه ثابت إلى تقليل الانحناء أو الالتواء.
  • تستفيد الألواح والشفرات والمستطيلات الرفيعة من الغمر من الحواف وليس من المسطحات.
• الاستقامة أثناء التقسية
  • تنجح تصحيحات الثني الطفيفة في بعض الأحيان إذا تم إجراؤها على الفور بينما لا يزال الجزء في درجة حرارة المزاج وقبل التبريد النهائي للمزاج.

ومع ذلك، هناك حدود. إذا بدت مخاطر التشويه غير مقبولة على الرغم من هذه الاستراتيجيات، يصبح من الضروري إجراء تغييرات في التصميم أو الدرجة.

ما الذي يجب على المشترين التحقق منه عند الحصول على W1 من الموردين؟

بنود المواصفات الرئيسية في أوامر الشراء

لضمان اتساق الجودة والاستجابة المتوقعة للمعالجة الحرارية، يجب على المشترين تحديد:

• التسمية المادية
  • AISI W1 أو الرقم القياسي الوطني المكافئ.
• حالة التوريد
  • ملدنة أو ملدنة بالكروية أو ملدنة بالكروية أو مقواة ومصلدة إلى صلابة معينة.
• تفاوت الأبعاد والتشطيبات النهائية
  • مدرفلة على الساخن، ومطحونة بدقة، ومسحوبة على البارد، ومقشرة، ومطحونة بدون مركز.
• متطلبات الخصائص الميكانيكية
  • الصلابة القصوى في حالة التلدين.
  • نطاق الصلابة المطلوب في القضبان أو الألواح المقواة إذا تم توريدها في تلك الحالة.
• الاختبار والاعتماد
  • تقارير اختبار المطحنة بالتركيب الكيميائي والصلابة.
  • في الحالات الحرجة، الفحص بالموجات فوق الصوتية أو غيرها من متطلبات الفحص بالموجات فوق الصوتية أو غيرها من متطلبات الفحص غير القابل للتفكيك.

تقوم MWalloys عادةً بتوريد W1 مع إمكانية التتبع الكامل ويمكنها مطابقة المعايير الخاصة بالعميل أو مواصفات الشركة عند الحاجة.

مثال على جدول مواصفات المواد

يوضح الجدول التالي مستوى التفاصيل التي تظهر غالباً في وصف الشراء الفني.

تساعد التعاريف الواضحة على تجنب الخلافات والتأكد من أن W1 من درجات الحرارة المختلفة يتصرف بشكل متسق أثناء المعالجة النهائية.

كيف تقوم MWalloys بتوريد فولاذ الأدوات W1 للصناعة؟

على الرغم من أن هذه المقالة تركز على الجوانب التقنية، إلا أن موثوقية سلسلة التوريد تؤثر بشكل مباشر على نجاح المشروع.

نطاقات المنتجات المتاحة عادةً من MWalloys

تحتفظ MWalloys عادةً بمخزون W1 في الأشكال التالية:

تختلف المهل الزمنية حسب الحجم ومتطلبات التشطيب. يمكن أن توفر MWalloys في كثير من الأحيان القطع والتصنيع الآلي الأساسي والتصلب المسبق عند الطلب، مما يدعم العملاء الذين يفتقرون إلى المعدات الداخلية.

خدمات القيمة المضافة لمستخدمي W1

لدعم المهندسين والمشترين، غالبًا ما توفر MWalloys:

• التوجيه أثناء اختيار الدرجة بالنسبة لاحتياجات التطبيق
• توصيات بشأن نوافذ المعالجة الحرارية بناءً على حجم المقطع
• المشورة بشأن الدرجات القابلة للمقارنة عند الحاجة إلى معادلات دولية أو مصادر ثانية
• المساعدة في تفسير شهادات الاختبار وربط القيم مع تجربة المصنع

يساعد هذا النهج القائم على أسلوب الشراكة العملاء على تجنب المزالق المعتادة المرتبطة بأدوات التقسية المائية الكربونية العادية، مثل التشقق أو الصلابة غير المتسقة.

كيف يتصرف W1 فيما يتعلق بالتآكل والتشطيب السطحي واللحام؟

سلوك التآكل

لا يحتوي W1 على أي سبائك مقاومة للتآكل بشكل متعمد بخلاف أثر الكروم في بعض المتغيرات. الخصائص:

• في البيئات الرطبة، تصدأ W1 بسهولة إذا لم تكن محمية.
• تتآكل الأسطح الأرضية الدقيقة والحواف المصقولة بشكل أسرع إذا تعرضت للرطوبة وبصمات الأصابع وسوائل القطع دون تنظيف.
• يتطلب التخزين طويل الأجل زيوتاً مانعة للصدأ، أو عبوات VCI، أو رطوبة خاضعة للتحكم.

بالنسبة للأدوات التي تتعرض لظروف رطبة متقطعة، يمكن أن توفر المعالجات السطحية مثل الأكسيد الأسود، أو طلاء الفوسفات، أو طبقات الكروم الصلبة الرقيقة حماية عملية، على الرغم من أن الفولاذ الأساسي لا يزال يصدأ إذا تلف الطلاء.

المعالجات السطحية والطلاءات

يمكن للعديد من خيارات التشطيبات تحسين الأداء:

• النيترة أو الكربنة بالنيتروجين أو الكربنة بالنيتروكربنة
  • إنشاء طبقات مركبة صلبة ومناطق انتشار تزيد من صلابة السطح ومقاومة التآكل.
  • تظل درجة حرارة المعالجة أقل من نطاق التقسية المستخدم سابقًا لتجنب تليين المواد السائبة.
• طلاء بالكروم الصلب
  • يحسن مقاومة التآكل ومقاومة التآكل على الأسطح المختارة.
  • يتطلب الانتباه إلى التقصف الهيدروجيني، ويساعد الخَبز اللاحق للخبز بالقرب من 180-200 درجة مئوية على تخفيف المخاطر.
• طلاءات PVD
  • يزيد طلاء TiN أو TiCN أو الطلاءات المشابهة على حواف أداة القطع من عمر التآكل.
  • يجب أن يكون السطح نظيفاً وخالياً من حروق الطحن أو التشققات الدقيقة للحصول على الفائدة الكاملة.

يمكن لشركة MWalloys في كثير من الأحيان تنسيق مثل هذه المعالجات من خلال مرافق شريكة حيث يطلب العملاء حلولاً جاهزة.

اعتبارات قابلية اللحام

يستجيب فولاذ الأدوات عالي الكربون العادي مثل W1 بشكل سيء للحام التقليدي بسبب:

• حساسية عالية للتشقق في المناطق المتأثرة بالحرارة
• اختلافات صلابة كبيرة بالقرب من اللحامات
• خطر التشويه وفقدان التحكم في الأبعاد

إذا أصبح اللحام على W1 أمرًا لا مفر منه، على سبيل المثال أثناء إصلاح القوالب:

• التسخين المسبق إلى درجة حرارة معتدلة يقلل من التدرجات الحرارية والتشقق
• تصبح مستهلكات اللحام منخفضة الهيدروجين ومدخلات الحرارة المتحكم بها ضرورية
• يعمل تخفيف الإجهاد بعد اللحام ومعالجة إعادة التسخين المحلي على تحسين البنية المجهرية في المناطق الملحومة

ومع ذلك، غالبًا ما تمثل تغييرات التصميم أو الاستبدال الانتقائي للإدخال الانتقائي حلولاً أفضل على المدى الطويل من لحام الأدوات المحملة بكثافة في W1.

كيف تؤثر اعتبارات التكلفة ودورة الحياة على اختيار W1؟

مقارنة تكلفة المواد والمعالجة

تبدأ جاذبية W1 بمحتوى السبيكة المنخفض وممارسة التصلب البسيطة:

• يقع سعر المادة الخام للكيلوغرام الواحد عند الحد الأدنى لخيارات فولاذ الأدوات.
• يمكن إجراء المعالجة الحرارية في الأفران الأساسية وخزانات التبريد بالماء، مما يقلل من تكلفة المعدات.
• تكون فترات الدورات قصيرة نسبيًا مقارنةً بدرجات السبائك العالية التي تتطلب درجات حرارة أعلى وأفرانًا ذات جو متحكم فيه.

في مقابل ذلك، يجب على المهندسين النظر في

• خطر الخردة بسبب التشقق أثناء التبريد في الأجزاء المعقدة.
• يلزم وجود مخزون إضافي وطحن إضافي لتصحيح التشوه.
• عمر أقصر للأداة عندما تكون أحمال التآكل والصدمات عالية.

في العديد من الاستخدامات منخفضة الحجم، لا تزال التكلفة الإجمالية لدورة الحياة تفضل W1، خاصةً في الأدوات اليدوية أو أدوات الصيانة التي تشهد استخدامًا متقطعًا.

عمر الأداة وصيانتها

يعتمد عمر الأداة في المكونات القائمة على W1 بشكل كبير على ظروف التشغيل:

• في عمليات القطع الخفيفة للمواد اللينة، قد تعمل الأدوات بشكل كافٍ لفترات طويلة.
• في البيئات الكاشطة، تصبح الحواف باهتة بسرعة أكبر من D2 أو الفولاذ عالي السرعة المكافئ.
• يزداد تواتر إعادة الشحذ في ظروف الخدمة الأكثر صرامة، على الرغم من أن سهولة الشحذ تعوض جزئياً.

غالباً ما تقدر أطقم الصيانة W1 للأسباب التالية:

• يتم شحذها بسرعة على عجلات أو أحجار الطحن القياسية.
• فهو يمنح ميزة حادة عند صقله بعناية.
• يتصرف بشكل متوقع بمجرد إنشاء نظام معالجة حرارية مناسب في مصنع معين.

عند تقييم التكلفة الإجمالية للملكية، يجب أن تنضم عوامل مثل وقت التعطل، وعمالة الشحذ، والقطع الخردة إلى سعر المواد في الحساب.

الأسئلة المتداولة حول فولاذ الأدوات W1