فولادهای ابزار گرم‌کار و جایگاه W360
فولادهای ابزار گرم‌کار (Hot Work Tool Steels) گروهی از فولادهای تخصصی هستند که برای استفاده در شرایط دمای بالا طراحی شده‌اند. این نوع فولادها در صنایعی کاربرد دارند که ابزارها در معرض حرارت شدید، شوک حرارتی، فشار بالا و سایش مکانیکی قرار دارند؛ مانند عملیات فورج گرم، ریخته‌گری تحت فشار (دایکست)، اکستروژن گرم و قالب‌گیری تزریقی فلزات.
در این بین، فولاد W360 محصول شرکت Böhler-Austria به عنوان یکی از گزینه‌های پیشرفته در میان فولادهای ابزار گرم‌کار معرفی شده است. این فولاد با ترکیب شیمیایی خاص و عملیات حرارتی دقیق، خواصی ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای خاصی که در آن نیاز به تعادل بین مقاومت به سایش، سختی گرم، و مقاومت به شوک حرارتی است، متمایز می‌کند.
ویژگی‌های کلیدی فولادهای ابزار گرم‌کار
فولادهای ابزار گرم‌کار باید ویژگی‌هایی مانند پایداری حرارتی، مقاومت به نرم‌شدگی در دمای بالا، چقرمگی مناسب برای جلوگیری از ترک‌خوردگی و شکنندگی، و مقاومت به سایش حرارتی داشته باشند. این ویژگی‌ها غالباً از طریق کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و انجام عملیات حرارتی دقیق حاصل می‌شود. به طور معمول، عناصر آلیاژی مانند کروم، مولیبدن، وانادیم و نیکل به منظور تقویت این خواص به ترکیب فولاد افزوده می‌شوند.
در فرآیندهایی مانند ریخته‌گری تحت فشار آلومینیوم، ابزارها در چرخه‌های مکرر گرم و سرد می‌شوند، که سبب ایجاد ترک‌های حرارتی و سایش شدید می‌شود. فولادی مانند W360 که طراحی شده تا در برابر این چرخه‌ها مقاومت کند، می‌تواند عمر ابزار را به طور چشمگیری افزایش دهد و بهره‌وری را در خطوط تولید بالا ببرد.
معرفی W360: محصولی بین دو جهان
فولاد W360 به‌نوعی بین دو کلاس فولادهای H11/H13 (که تمرکز بیشتری بر چقرمگی دارند) و فولادهایی مانند W302 یا فولادهای دارای سختی و مقاومت سایش بالا قرار می‌گیرد. W360 توسط Böhler برای رفع چالش‌های معمول در ابزارسازی گرم‌کار توسعه یافته است. این فولاد قادر است در شرایطی که هم سختی بالا و هم مقاومت به شوک حرارتی نیاز است، عملکردی ایده‌آل از خود نشان دهد.
در مقایسه با فولاد H13، فولاد W360 دارای سختی گرم بالاتر، مقاومت بهتر به اکسیداسیون در دمای بالا و مقاومت بهتر در برابر ترک‌های حرارتی است. همچنین به دلیل خواص متالورژیکی خاص خود، قابلیت پولیش و ماشین‌کاری بالایی نیز دارد که آن را برای قالب‌های دقیق مناسب می‌سازد.
کاربردهای معمول فولاد W360
این فولاد به طور گسترده‌ای در ساخت ابزارهایی که تحت بارگذاری حرارتی مکرر هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای معمول شامل:
قالب‌های ریخته‌گری تحت فشار آلومینیوم و منیزیم
ابزارهای اکستروژن گرم
قالب‌های تزریق فلز (MIM)
قالب‌های فورج نیمه‌گرم و گرم
ابزارهایی که نیاز به سطح براق و پولیش‌پذیر دارند
همچنین به دلیل مقاومت خوب در برابر ترک‌خوردگی حرارتی، W360 برای قطعاتی که تحت چرخه‌های حرارتی سریع هستند بسیار مناسب است.
مزیت رقابتی W360 در مقابل سایر فولادهای گرم‌کار
چیزی که فولاد W360 را از سایر رقبا متمایز می‌کند، ترکیب دقیق بین سختی و چقرمگی، همراه با قابلیت عملیات حرارتی قابل کنترل است. در حالی که بسیاری از فولادهای گرم‌کار معمول در یکی از این ویژگی‌ها برجسته هستند، W360 موفق شده تعادل خوبی بین آن‌ها برقرار کند. این موضوع باعث شده که در صنایع حساس، مانند صنایع خودروسازی، هوافضا و قالب‌سازی دقیق، انتخاب اول بسیاری از مهندسان و طراحان باشد.
همچنین فولاد W360 امکان نیتروژن‌دهی، پوشش‌دهی سطحی (مانند PVD، CVD)، و عملیات سطحی دیگر را نیز داراست که باعث بهبود دوام سطحی و طول عمر ابزار می‌شود.
تاریخچه و تولیدکننده: Böhler-Austria
شرکت Böhler یکی از نام‌های معتبر و پیشگام در صنعت تولید فولادهای تخصصی در سطح جهانی است. این شرکت اتریشی با قدمتی بیش از ۱۴۰ سال، همواره در توسعه فولادهای ابزار، فولادهای سرعت بالا، فولادهای ضد زنگ و آلیاژهای خاص نقش کلیدی ایفا کرده است. فولاد W360 یکی از محصولات استراتژیک و پرکاربرد این برند است که برای پاسخ‌گویی به نیازهای صنایع حساس در حوزه ابزارسازی گرم‌کار توسعه یافته است.
آغاز فعالیت و مسیر توسعه Böhler
شرکت Böhler در سال ۱۸۷۰ میلادی در اتریش تأسیس شد و در ابتدا با تمرکز بر تولید فولادهای با کیفیت برای ابزارهای دقیق شروع به کار کرد. در سال‌های آغازین قرن بیستم، Böhler با تمرکز بر تحقیق و توسعه و سرمایه‌گذاری در تکنولوژی‌های نوین ذوب و ریخته‌گری، به سرعت تبدیل به یکی از برندهای پیشرو در اروپا و سپس جهان شد.
در دهه‌های بعدی، این شرکت توانست با توسعه فولادهایی با ترکیب شیمیایی خاص، جایگاه ویژه‌ای در صنعت هوافضا، خودروسازی، قالب‌سازی و مهندسی دقیق پیدا کند. در حال حاضر Böhler بخشی از مجموعه Voestalpine AG است، یکی از بزرگ‌ترین گروه‌های صنعتی اروپا در زمینه فولادهای تخصصی و راهکارهای مهندسی.
مشاهده مقاله مرتبط: کاربرد فولاد K110 در صنایع مختلف کلیک کنید >>
تخصص در فولادهای ابزار و تولیدات خاص
یکی از زمینه‌هایی که شرکت Böhler در آن به‌طور خاص درخشان عمل کرده، تولید فولادهای ابزار است؛ از جمله فولادهای سردکار، گرم‌کار و فولادهای سرعت بالا (High Speed Steels). این فولادها در شرایط کاری بسیار دشوار به کار می‌روند، جایی که عملکرد، عمر ابزار و قابلیت عملیات حرارتی نقش حیاتی ایفا می‌کند.
در حوزه فولادهای گرم‌کار، Böhler مجموعه‌ای از فولادها مانند W302، W303، W350، W360 و W400 را عرضه کرده که هر کدام برای کاربرد خاصی طراحی شده‌اند. فولاد W360 با بهره‌گیری از تجربه چند دهه‌ای شرکت در مهندسی متالورژی، به عنوان محصولی با کارایی بالا، تعادل عالی بین سختی و چقرمگی، و مقاومت حرارتی توسعه یافته است.
تکنولوژی تولید پیشرفته
یکی از نقاط قوت شرکت Böhler استفاده از فناوری‌های مدرن ذوب و تصفیه فولاد است. فولاد W360 معمولاً با فرآیند ESR (Electro-Slag Remelting) تولید می‌شود، که باعث بهبود ساختار میکروسکوپی، کاهش ناخالصی‌ها و ارتقاء کیفیت مکانیکی فولاد می‌شود.
فرآیند ESR به فولاد قابلیت‌هایی مانند ساختار یکنواخت، استحکام بالا و قابلیت ماشین‌کاری بهتر می‌دهد، که این ویژگی‌ها برای قالب‌سازی دقیق، ابزارهای تزریق و ریخته‌گری تحت فشار بسیار حیاتی هستند. همچنین Böhler از سیستم‌های کنترل کیفی دقیق، آزمایشگاه‌های مجهز و فرآیندهای پایش دقیق ترکیب شیمیایی بهره می‌برد تا کیفیت هر دسته از فولادهای تولیدی را تضمین کند.
نوآوری و پژوهش در خدمت صنعت
Böhler علاوه بر تولید، در زمینه تحقیق و توسعه (R&D) نیز سرمایه‌گذاری وسیعی انجام داده است. این شرکت با همکاری دانشگاه‌ها، مراکز تحقیقاتی و مهندسان ابزارسازی، همواره در حال توسعه محصولات جدید و بهینه‌سازی ویژگی‌های فولادهای موجود است. فولاد W360 نیز حاصل این تلاش‌ها و پاسخ به نیاز صنعت در دستیابی به فولادی با ترکیبی از سختی گرم بالا، مقاومت به ترک‌خوردگی و قابلیت عملیات سطحی است.
در واقع، W360 به عنوان یک فولاد گرم‌کار مدرن با ویژگی‌هایی مانند ماشین‌کاری مناسب، پولیش‌پذیری بالا، قابلیت مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالا و نیز امکان اعمال پوشش‌های سخت مانند TiN یا CrN شناخته می‌شود. همه این موارد نتیجه‌ی نگاه پژوهش‌محور Böhler به مهندسی متالورژی است.
حضور جهانی و خدمات تخصصی
Böhler با داشتن دفاتر، نمایندگی‌ها و شبکه پشتیبانی در بیش از ۱۰۰ کشور جهان، یکی از برندهایی است که به‌طور مستقیم با مشتریان صنعتی در ارتباط است. این شرکت علاوه بر فروش محصولات فولادی، خدمات مشاوره مهندسی، تحلیل‌های متالورژیکی، و پیشنهاد راهکارهای بهینه برای انتخاب فولاد و عملیات حرارتی ارائه می‌دهد.
در ایران نیز فولادهای Böhler به ویژه در صنایع قالب‌سازی، خودروسازی، ریخته‌گری و ابزارسازی مورد توجه قرار گرفته‌اند و توسط نمایندگی‌های معتبر عرضه می‌شوند.
مشاهده مقاله مرتبط: فولاد 1.2379 (SPK NL) از ویژگی‌های فنی تا مصارف صنعتی کلیک کنید >>
ترکیب شیمیایی فولاد W360
ترکیب شیمیایی فولاد نقش اساسی در تعیین ویژگی‌های فنی و عملکردی آن دارد. فولاد W360 با ترکیبی به‌دقت مهندسی‌شده طراحی شده تا هم در برابر حرارت بالا پایداری خوبی داشته باشد و هم ویژگی‌هایی مانند چقرمگی، سختی، و مقاومت به سایش را به‌صورت همزمان ارائه دهد. این ترکیب شیمیایی، نتیجه سال‌ها تحقیق و توسعه توسط شرکت Böhler است و در واقع، رمز موفقیت این فولاد در کاربردهای demanding محسوب می‌شود.
عناصر اصلی سازنده W360
فولاد W360 به‌طور عمده از آهن (Fe) به‌عنوان پایه تشکیل شده و با عناصر آلیاژی متعددی غنی شده است تا به خواص مطلوب برسد. ترکیب شیمیایی تقریبی آن به‌صورت زیر است:
کربن (C): 0.45 – 0.55%
کربن نقش اصلی در ایجاد سختی و استحکام فولاد دارد. در عین حال، مقدار کنترل‌شده آن باعث حفظ چقرمگی می‌شود.
کروم (Cr): 4.5 – 5.3%
کروم یکی از عناصر کلیدی در فولادهای ابزار گرم‌کار است که باعث افزایش سختی گرم، مقاومت به اکسیداسیون، و پایداری ساختار کریستالی در دماهای بالا می‌شود.
مولیبدن (Mo): 2.3 – 3.3%
مولیبدن سختی گرم را تقویت می‌کند و در کنار کروم باعث افزایش مقاومت در برابر ترک‌های حرارتی می‌شود.
وانادیم (V): 0.4 – 0.6%
وانادیم نقش مهمی در کنترل اندازه دانه‌ها دارد و باعث افزایش مقاومت به سایش می‌شود.
سیلیسیم (Si): 0.8 – 1.2%
به عنوان عنصر اکسیدزدا در فرآیند ذوب به کار می‌رود و همچنین در تقویت ساختار و مقاومت به شوک حرارتی موثر است.
منگنز (Mn): 0.2 – 0.5%
برای بهبود قابلیت ماشین‌کاری و پایداری ساختاری استفاده می‌شود.
نیکل (Ni): مقادیر ناچیز یا جزئی
نیکل در برخی نسخه‌ها برای بهبود چقرمگی افزوده می‌شود، اما در W360 بیشتر تمرکز بر روی کروم، مولیبدن و وانادیم است.
نقش هر عنصر در عملکرد نهایی فولاد
هر یک از این عناصر آلیاژی نقش ویژه‌ای در عملکرد نهایی فولاد ایفا می‌کنند. به عنوان مثال، ترکیب مناسب کروم و مولیبدن در فولاد W360 به آن کمک می‌کند تا در دماهای بالا بدون کاهش سختی و خواص مکانیکی، به‌خوبی عمل کند. همچنین وانادیم با ایجاد کاربیدهای سخت باعث بهبود مقاومت به سایش سطحی شده و این موضوع در قالب‌هایی که در تماس مستقیم با فلز مذاب هستند، اهمیت بالایی دارد.
تعادل در ترکیب برای خواص همزمان
یکی از چالش‌های مهم در طراحی فولادهای ابزار گرم‌کار، ایجاد تعادل بین سختی و چقرمگی است. کربن زیاد می‌تواند سختی را بالا ببرد اما چقرمگی را کاهش دهد. از طرف دیگر، عناصر آلیاژی مانند مولیبدن و وانادیم اگر به‌درستی تنظیم نشوند، می‌توانند باعث شکنندگی ساختار شوند. در فولاد W360 این تعادل به‌خوبی برقرار شده و نتیجه آن، فولادی است که می‌تواند تحت شرایط دمایی و مکانیکی شدید، عملکردی مطمئن ارائه دهد.
تفاوت ترکیب W360 با سایر فولادهای گرم‌کار
در مقایسه با فولادهایی مانند H13 یا 1.2344، فولاد W360 ترکیب شیمیایی بهینه‌تری دارد که آن را برای کاربردهای خاص مانند ریخته‌گری تحت فشار با سیکل‌های حرارتی شدید مناسب می‌کند. در حالی که H13 بیشتر بر چقرمگی تمرکز دارد، W360 ترکیب بهتری از سختی گرم، مقاومت به سایش و مقاومت حرارتی ارائه می‌دهد.
تأثیر ناخالصی‌ها و فرآیند تصفیه
یکی دیگر از عوامل مهم در کیفیت فولاد W360، فرآیند تولید آن است. استفاده از تکنولوژی ESR (ذوب مجدد الکتروسلاگ) به حذف ناخالصی‌های مضر مانند گوگرد و فسفر کمک کرده و باعث یکنواختی ترکیب و افزایش قابلیت ماشین‌کاری و دوام فولاد می‌شود. این موضوع به‌ویژه در قالب‌هایی که نیاز به پرداخت سطحی بالا دارند، بسیار اهمیت دارد.
نقش عناصر آلیاژی در خواص فولاد
عناصر آلیاژی، هسته‌ی اصلی طراحی و عملکرد فولادهای تخصصی مانند W360 را تشکیل می‌دهند. در فولادهای ابزار گرم‌کار، استفاده‌ی هدفمند و مهندسی‌شده از این عناصر باعث بهبود مجموعه‌ای از خواص مکانیکی و حرارتی می‌شود که برای عملکرد مطمئن در شرایط کاری سخت ضروری هستند. در این بخش، نقش هر یک از عناصر آلیاژی موجود در فولاد W360 را در ایجاد خواص نهایی آن بررسی می‌کنیم.
کربن (Carbon – C)
کربن مهم‌ترین عنصر در کنترل سختی و استحکام فولاد است. در فولاد W360، وجود حدود ۰٫۵٪ کربن باعث می‌شود:
فولاد قابلیت سخت‌کاری خوبی داشته باشد؛
فازهای سخت مانند مارتنزیت تشکیل شوند؛
در عین افزایش سختی، چقرمگی در سطح قابل قبولی حفظ شود.
در صورت افزایش بیش از حد کربن، فولاد ممکن است ترد شود، در حالی که کاهش آن باعث افت سختی می‌شود. بنابراین، مقدار دقیق آن در W360 برای ایجاد تعادل بین سختی و چقرمگی بهینه شده است.
کروم (Chromium – Cr)
کروم یکی از عناصر کلیدی در فولادهای گرم‌کار است. در فولاد W360، نقش‌های کروم عبارت‌اند از:
افزایش مقاومت به اکسیداسیون در دماهای بالا؛
بهبود سختی در شرایط گرم (Hot Hardness)؛
تشکیل کاربیدهای سخت برای افزایش مقاومت به سایش؛
کمک به پایداری ساختار در برابر نرم‌شدگی در سیکل‌های حرارتی.
همچنین کروم در بهبود مقاومت به خوردگی و افزایش طول عمر ابزارهای صنعتی نقش دارد.
مولیبدن (Molybdenum – Mo)
مولیبدن با عملکرد خود در فولاد W360:
مقاومت فولاد در برابر ترک‌های حرارتی را افزایش می‌دهد؛
باعث تأخیر در بازگشت نرم شدن در حین گرم‌شدن مجدد می‌شود؛
کمک به افزایش استحکام در دماهای بالا می‌کند؛
در کنار کروم، ساختار کریستالی مقاومی در برابر تخریب حرارتی ایجاد می‌کند.
مولیبدن همچنین پایداری مارتنزیت را بالا می‌برد که در سخت‌کاری‌های دقیق بسیار حیاتی است.
وانادیم (Vanadium – V)
وانادیم به دلایل زیر در فولادهای ابزار استفاده می‌شود و در W360 تأثیر قابل‌توجهی دارد:
تشکیل کاربیدهای وانادیم (VC) با سختی بسیار بالا؛
کنترل اندازه دانه‌ها در حین عملیات حرارتی؛
افزایش مقاومت به سایش بدون کاهش شدید چقرمگی؛
تقویت ساختار فولاد برای استفاده در قالب‌هایی با سیکل‌های شوک حرارتی مکرر.
وانادیم به‌ویژه در کاربردهای قالب‌سازی فشار بالا یا فورج‌های سنگین، نقش کلیدی ایفا می‌کند.
سیلیسیم (Silicon – Si)
سیلیسیم اگرچه به مقدار کم استفاده می‌شود اما:
به عنوان عنصر اکسیدزدا در فرآیند ذوب فولاد عمل می‌کند؛
مقاومت فولاد در برابر شوک حرارتی را بهبود می‌بخشد؛
در پایداری ساختار در برابر نرم شدن هنگام گرم‌شدن مجدد مؤثر است؛
به همراه مولیبدن و کروم، در جلوگیری از تخریب ساختاری در دمای بالا مفید است.
منگنز (Manganese – Mn)
منگنز با اثرات زیر در فولاد W360 حضور دارد:
بهبود قابلیت ماشین‌کاری و افزایش کیفیت پرداخت‌پذیری سطح؛
کمک به یکنواختی ساختار متالورژیکی؛
کاهش حساسیت به ترک‌های حرارتی در هنگام عملیات حرارتی یا در طول کار؛
تصفیه‌ی گوگرد موجود در فولاد و بهبود خواص مکانیکی کلی.
نقش سایر عناصر جزئی (P, S و دیگر ناخالصی‌ها)
در فولادهای باکیفیت مانند W360، عناصر مضر مانند فسفر (P) و گوگرد (S) تا حد امکان پایین نگه داشته می‌شوند (کمتر از ۰٫۰۲٪). این عناصر اگر کنترل نشوند، باعث کاهش چقرمگی، شکنندگی مرزی و ضعف ساختاری در نواحی تنش‌پذیر می‌شوند.
فولاد W360 همچنین معمولاً با فرآیند ESR تصفیه می‌شود که به حذف این ناخالصی‌ها و افزایش خلوص ساختار منجر می‌گردد.
کاربردهای فولاد W360
فولاد W360 با ترکیب منحصربه‌فردی از سختی گرم، چقرمگی بالا، مقاومت در برابر سایش و پایداری حرارتی، به یکی از گزینه‌های ممتاز در صنایع سنگین تبدیل شده است. در این بخش، کاربردهای کلیدی این فولاد را بررسی می‌کنیم:
قالب‌سازی تحت فشار (Die Casting)
در فرآیند دایکست، قالب‌ها در معرض دمای بالا، فشار زیاد و شوک‌های حرارتی مکرر قرار می‌گیرند. فولاد W360 به دلیل سختی گرم بالا، مقاومت به ترک حرارتی، و طول عمر زیاد، گزینه‌ای ایده‌آل برای ساخت قالب‌های آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای روی است. پایداری ابعادی خوب و قابلیت پرداخت سطحی بالا نیز در این کاربرد بسیار مهم هستند.
آهنگری گرم (Hot Forging)
در عملیات فورج گرم، ابزارها باید فشارهای بالا و دمای زیاد را تحمل کنند. فولاد W360 با مقاومت عالی در برابر سایش و ترک‌های ناشی از تنش حرارتی، انتخابی مطمئن برای ساخت قالب‌های فورج، سنبه‌ها و قالب‌های بسته در فرآیندهای صنعتی سنگین است. عمر طولانی ابزار از مزایای کلیدی استفاده از این فولاد در این حوزه است.
ابزارآلات صنایع خودروسازی و هوافضا
صنایع خودروسازی و هوافضا نیازمند ابزارهایی با دقت بالا و عملکرد پایدار در شرایط سخت هستند. فولاد W360 در تولید ابزارهای شکل‌دهی، پانچ‌ها، قالب‌های تزریق و قطعات تحت فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. خواصی مانند سختی پایدار در دمای بالا و چقرمگی بالا، باعث شده این فولاد در تولید قطعات دقیق و حساس نیز کاربرد داشته باشد.
خواص مکانیکی و فیزیکی فولاد W360
فولاد W360 یکی از فولادهای ابزار گرم‌کار با کارایی بالا است که توسط شرکت Böhler طراحی شده و با خواصی برجسته در شرایط کاری سخت شناخته می‌شود. ترکیب خاص عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی مهندسی‌شده، این فولاد را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهایی تبدیل کرده که در آن‌ها مقاومت در برابر دما، سایش و شوک‌های حرارتی حیاتی است. در ادامه، مهم‌ترین خواص مکانیکی و فیزیکی این فولاد را بررسی می‌کنیم.
سختی (Hardness)
فولاد W360 پس از عملیات سخت‌کاری و تمپرینگ می‌تواند به سختی ۵۲ تا ۵۷ راکول C (HRC) برسد. این مقدار سختی:
برای کاربردهای ابزارسازی گرم‌کار مانند دایکست یا فورج کاملاً مناسب است؛
امکان حفظ شکل ابزار در برابر نیروهای مکانیکی و حرارت را فراهم می‌کند؛
نشان‌دهنده مقاومت بالا در برابر سایش سطحی در دمای بالا است.
مقاومت به سایش (Wear Resistance)
یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های W360، مقاومت به سایش بالا حتی در دماهای بالا است. حضور کاربیدهای سخت مانند کاربیدهای وانادیم و مولیبدن، این خاصیت را تضمین می‌کند. در شرایط کاری شدید مانند قالب‌سازی تحت فشار، این ویژگی به افزایش عمر ابزار منجر می‌شود.
چقرمگی (Toughness)
چقرمگی بالا یکی از ویژگی‌های متمایز فولاد W360 نسبت به بسیاری از فولادهای سخت دیگر است. این خاصیت باعث می‌شود:
فولاد در برابر ترک‌خوردگی و شکست‌های ناگهانی مقاوم باشد؛
در کاربردهایی با شوک‌های مکانیکی یا حرارتی مداوم، دوام بالایی از خود نشان دهد؛
برای قطعاتی که تحت بارهای چرخه‌ای قرار دارند، انتخاب مطمئنی باشد.
مقاومت به شوک حرارتی (Thermal Shock Resistance)
در کاربردهای گرم‌کار مانند دایکست، ابزار در معرض سیکل‌های حرارتی مکرر قرار دارد. فولاد W360 به دلیل ترکیب عناصر آلیاژی پایدار و ساختار ریزدانه، توانایی بالایی در تحمل این شرایط دارد. این خاصیت به‌طور قابل‌توجهی از ترک‌های حرارتی جلوگیری می‌کند.
پایداری ابعادی در دمای بالا
در فرآیندهای صنعتی، حفظ ابعاد دقیق ابزار حتی در دمای بالا اهمیت زیادی دارد. W360 به دلیل ساختار پایدار و کنترل دقیق عملیات حرارتی، دارای تغییر شکل بسیار کم در حین کار در دماهای بالا است، که دقت عملکرد ابزار را تضمین می‌کند.
رسانایی حرارتی (Thermal Conductivity)
رسانایی حرارتی مناسب فولاد W360 باعث:
توزیع یکنواخت گرما در کل ابزار می‌شود؛
از تمرکز حرارت و ایجاد ترک‌های موضعی جلوگیری می‌کند؛
در فرایندهای دایکست، تخلیه سریع گرما از قالب را ممکن می‌سازد.
استحکام کششی (Tensile Strength)
استحکام کششی فولاد W360 پس از عملیات حرارتی می‌تواند به حدود ۱۵۰۰ تا ۱۹۰۰ مگاپاسکال برسد که نشان‌دهنده مقاومت بالا در برابر شکست تحت تنش است. این ویژگی برای قطعات تحت فشار بالا اهمیت زیادی دارد.
مقاومت در برابر نرم‌شدگی (Softening Resistance)
در بسیاری از فولادهای ابزار، کار در دمای بالا باعث کاهش سختی و افت عملکرد می‌شود. اما فولاد W360 در دماهای بالای ۵۰۰–۶۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز سختی خود را تا حد زیادی حفظ می‌کند، که این ویژگی در دایکست آلومینیوم یا آهنگری گرم بسیار مهم است.
نکات مهم در ماشین‌کاری و پرداخت نهایی فولاد W360
فولاد W360 به دلیل ترکیب شیمیایی خاص و سختی بالا، در فرآیندهای ماشین‌کاری و پرداخت نهایی به دقت و روش‌های ویژه‌ای نیاز دارد. این فولاد که معمولاً در صنایع قالب‌سازی، فورجینگ و ابزارسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در مقایسه با فولادهای دیگر نیازمند توجه ویژه‌ای در فرآیندهای ماشین‌کاری و پرداخت سطح است. در این بخش، به بررسی قابلیت‌های ماشین‌کاری این فولاد و روش‌های مناسب پرداخت نهایی سطح آن خواهیم پرداخت.
قابلیت ماشین‌کاری فولاد W360
فولاد W360 به دلیل وجود عناصر آلیاژی مانند کروم، مولیبدن و وانادیم، قابلیت ماشین‌کاری نسبتاً خوبی دارد، اما به دلیل سختی بالا و مقاومت در برابر سایش، به ابزارهای برشی خاص و تکنیک‌های ماشین‌کاری پیشرفته نیاز دارد.
انتخاب ابزار برشی مناسب
برای ماشین‌کاری فولاد W360، انتخاب ابزار برشی مناسب بسیار مهم است. ابزارهای مناسب برای این فولاد معمولاً باید از جنس کاربید تنگستن (WC) یا سایر آلیاژهای مقاوم به سایش ساخته شده باشند تا بتوانند سختی بالای فولاد را تحمل کنند. همچنین، استفاده از ابزارهای با پوشش خاص می‌تواند به کاهش سایش و افزایش عمر ابزار کمک کند.
سرعت برش و عمق برش
در ماشین‌کاری فولادهای سخت، کاهش سرعت برش و عمق برش به‌ویژه در مراحل اولیه ماشین‌کاری می‌تواند به کاهش تنش‌های حرارتی کمک کند و از خطر ترک‌خوردگی جلوگیری نماید. پیشنهاد می‌شود برای ماشین‌کاری فولاد W360، از سرعت‌های برش پایین و عمق برش متوسط استفاده کنید تا بهترین نتیجه را به دست آورید.
استفاده از خنک‌کننده‌ها
در عملیات ماشین‌کاری، استفاده از مایعات خنک‌کننده به کاهش دمای نقطه برش کمک کرده و از آسیب دیدن ابزار برشی و قطعه کار جلوگیری می‌کند. این مایعات همچنین باعث کاهش اصطکاک و بهبود کیفیت سطح نهایی می‌شوند. برای فولاد W360، معمولاً از روغن‌های خنک‌کننده با خاصیت مقاومت به دما و فشار بالا استفاده می‌شود.
تکنیک‌های ماشین‌کاری دقیق
با توجه به چقرمگی بالای فولاد W360، تکنیک‌های ماشین‌کاری دقیق و با دقت بالا نظیر سنگ‌زنی و فرزکاری استفاده می‌شود. این روش‌ها معمولاً برای رسیدن به سطحی صاف و بدون خطا ضروری هستند.
۲. روش‌های پیشنهادی پرداخت نهایی سطح
پرداخت نهایی سطح فولاد W360 نقش زیادی در ظاهر و عملکرد ابزارها و قطعات نهایی دارد. در این بخش، روش‌های مختلف پرداخت سطح این فولاد بررسی می‌شود.
سنگ‌زنی (Grinding)
یکی از روش‌های رایج برای پرداخت سطح فولاد W360، سنگ‌زنی است. به دلیل سختی بالای این فولاد، سنگ‌زنی می‌تواند به صاف کردن سطح نهایی کمک کرده و همچنین دقت ابعادی بالا را به همراه آورد. برای این کار، از سنگ‌های الماس یا سنگ‌های مخصوص با دانه‌بندی دقیق استفاده می‌شود.
پولیش‌کاری (Polishing)
پولیش‌کاری یکی دیگر از روش‌های موثر برای بهبود کیفیت سطح فولاد W360 است. این فرآیند می‌تواند سطح قطعه را براق کرده و هرگونه خط‌وخش سطحی را از بین ببرد. در پولیش‌کاری، از مواد ساینده نرم‌تر و دستگاه‌های مخصوص پولیش استفاده می‌شود تا سطح نهایی به کیفیت مورد نظر برسد.
آبکاری (Coating)
در برخی از موارد، به‌ویژه در مواردی که نیاز به مقاومت بیشتر در برابر خوردگی یا سایش باشد، می‌توان از آبکاری‌های خاص مانند کروم سخت یا نیکل استفاده کرد. این پوشش‌ها نه‌تنها مقاومت سطحی را افزایش می‌دهند، بلکه به بهبود عملکرد در برابر سایش و شرایط محیطی سخت نیز کمک می‌کنند.
فرآیند سندبلاست (Sandblasting)
سندبلاست یکی دیگر از روش‌های مفید برای بهبود کیفیت سطح فولاد W360 است. این روش معمولاً برای از بین بردن ناصافی‌ها و سطوح زبر استفاده می‌شود و می‌تواند به افزایش چسبندگی پوشش‌های سطحی مانند رنگ یا پوشش‌های حفاظتی کمک کند.
