آشنایی با فولاد یاتاقان | قیمت، ویژگی‌ها، انواع و کاربردها

فولاد یاتاقان (Bearing steel)، جزو آن دسته از فولادهایی است که در صنایعی که سایش و نیروی زیادی در آنها وجود دارد، استفاده می‌شود. این فولادها را با نام‌هایی مانند رولبرینگ یا فولاد بلبرینگ (Ball Bearing Steel) نیز می‌شناسند. در واقع، این فولادها به‌خاطر کاربردهایی که دارند نیاز است تا حد خستگی (Fatigue) بالایی داشته باشند. در ادامه این مقاله، به بررسی فولادهای یاتاقان خواهیم پرداخت. با میهن فولاد همراه باشید.

ویژگی‌های فولاد یاتاقان

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فولاد یاتاقان، مقاومت مکانیکی بسیار بالای آن است. این فولاد می‌تواند فشارهای سنگین و بارهای دینامیکی را بدون تغییر شکل یا شکستگی تحمل کند. سختی فوق‌العاده این فولاد، که معمولاً در محدوده 60 تا 67 HRC قرار دارد، باعث مقاومت عالی در برابر سایش، خراشیدگی و فرسایش سطحی در طول زمان می‌شود. همچنین، این سختی، باعث می‌شود فولاد یاتاقان تا در شرایطی که قطعات به‌طور مداوم با یکدیگر در تماس و حرکت هستند، عملکردی پایدار و طولانی‌مدت ارائه دهد.

مقاومت در برابر خستگی، ویژگی خوب دیگری از فولاد یاتاقان است. یاتاقان‌ها در حین کار، تحت بارگذاری‌های چرخشی و ارتعاشات مداوم قرار می‌گیرند. فولاد یاتاقان طوری طراحی شده است که در برابر این خستگی‌ها مقاومت کند و از ایجاد ترک و شکستگی در ساختار خود جلوگیری نماید.

برای دستیابی به این خواص، فولاد یاتاقان با ترکیبی از عناصر آلیاژی تولید می‌شود. کربن، به عنوان عنصر اصلی، نقش زیادی در افزایش سختی و استحکام فولاد دارد. کروم، با افزودن به ترکیب، مقاومت فولاد را در برابر سایش و خوردگی بهبود می‌دهد. در برخی از انواع این فولاد، عناصر دیگری مانند مولیبدن و منگنز نیز برای افزایش سختی‌پذیری و توسعه خواص مکانیکی در ابعاد بزرگ‌تر، به ترکیب اضافه می‌شوند.

سختی‌پذیری عمیق، از دیگر مشخصات فولاد یاتاقان به شمار می‌رود. این ویژگی به آن معناست که سختی فولاد نه تنها در سطح، بلکه در عمق قطعه نیز به صورت یکنواخت توزیع شده است. با وجود تمام مزایا، باید به این نکته نیز اشاره کرد که فولاد یاتاقان به دلیل سختی بالا، از نظر ماشین‌کاری، جزو فولادهای دشوار محسوب می‌شود. این مسئله، نیازمند استفاده از روش‌ها و ابزارآلات خاص در فرآیندهای تولید و شکل‌دهی قطعات است.

فرآیند تولید فولاد یاتاقان

پنج گروه فولادی اصلی، این فرایند را تشکیل می‌دهند که هر کدام، ویژگی‌های منحصربه‌فردی را به فولاد می‌بخشند. این گروه‌ها، شامل فولادهای پرکربن کروم‌دار، فولادهای کم‌کربن کم‌آلیاژ، فولادهای کم‌کربن آلیاژ متوسط، فولادهای کربن متوسط کم‌آلیاژ و فولادهای کروم‌دار هستند.  

پس از انتخاب نوع فولاد، نوبت به عملیات حرارتی سخت‌کاری می‌رسد. در این مرحله، فولاد تحت دماهای بسیار بالا و فرآیندهای کنترل‌شده حرارتی قرار می‌گیرد تا ساختار فازی آن تغییر کرده و به سختی مطلوب دست یابد.  سخت‌کاری، به فولاد یاتاقان، مقاومت بی‌نظیری در برابر سایش و فشارهای وارده می‌دهد.

در ادامه فرایند، پولیش و سنگ‌زنی، سطوح فولاد را صاف و صیقلی می‌کنند. این کار، اصطکاک را به حداقل می‌رساند و عملکرد روان و بی‌صدای یاتاقان را ایجاد می‌کند. پرداخت سطح، علاوه‌بر بهبود عملکرد، ظاهر قطعه را نیز ارتقا می‌بخشد. سپس، فولاد یاتاقان آماده استفاده در انواع بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها می‌شود. 

انواع فولاد یاتاقان

1. فولاد یاتاقان ساده
2. فولاد یاتاقان آلیاژی
3. فولاد یاتاقان ضد زنگ

کاربردهای انواع فولاد یاتاقان

به طور کلی، فولاد یاتاقان، متریال اصلی ساخت انواع یاتاقان‌ها است. بلبرینگ‌ها و رولبرینگ‌ها، دو نمونه از این قطعات هستند که در صنایع مختلف، مانند خودروسازی، هوافضا، تجهیزات پزشکی و رباتیک کاربرد دارند. علاوه‌بر یاتاقان‌ها، فولاد یاتاقان در ساخت قطعات خودرو نیز کاربرد گسترده‌ای دارد. اجزای مختلف سیستم انتقال قدرت، سیستم تعلیق و سیستم فرمان خودرو، اغلب از فولاد یاتاقان ساخته می‌شوند تا بتوانند در برابر تنش‌های مداوم و شرایط سخت رانندگی، مقاومت کنند. غلطک‌های صنعتی، ساچمه‌ها، رینگ‌ها و اجزای غلتشی دیگر، همگی از خانواده بزرگ کاربردهای فولاد یاتاقان به شمار می‌روند.

فولاد بلبرینگ 1.3505

فولاد 1.3505، به عنوان یک گرید همه‌کاره و پرکاربرد، در ساخت قطعات متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. غلطک‌های مخروطی، کروی و استوانه‌ای، ساچمه‌ها و رینگ‌ها، از جمله قطعاتی هستند که به وفور از این فولاد ساخته می‌شوند. همچنین، ابزارآلات صنعتی مانند مرغک ماشین تراش، حدیده، پیچ تراش، دریل و تیغه فرز نیز از فولاد 1.3505 استفاده می‌کنند. حتی دیسک‌ها و صفحات تا قطر 30 میلی‌متر و حلقه‌های اتصال نیز می‌توانند از این فولاد مقاوم تولید شوند. 

فولاد بلبرینگ 1.3520

فولاد 1.3520، برای کاربردهایی که سایش و فرسایش، چالش اصلی محسوب می‌شوند، مناسب است. ساچمه‌ها، حلقه‌های اتصال و غلطک‌های مخروطی، استوانه‌ای و کروی، همچنان در لیست کاربردهای این فولاد قرار دارند. اما فولاد 1.3520، در ساخت قطعاتی مانند مفصل رینگ، دیسک، واشر و صفحات با قطر تا 50 میلی‌متر نیز به کار می‌رود. این گرید، به‌خصوص در محیط‌های کاری آلوده و پر از ذرات ساینده، عملکردی قابل اعتماد ارائه می‌دهد.

فولاد بلبرینگ 1.3536

فولاد 1.3536، دارای سختی‌پذیری بسیار بالا و استحکام و چقرمگی مناسب است. برای قطعاتی که نیازمند سختی یکنواخت در سرتاسر مقطع هستند، گزینه‌ای خیلی خوبی محسوب می‌شود. حلقه‌های اتصال، ساچمه‌ها و غلطک‌های استوانه‌ای، مخروطی و کروی، از دیگر کاربردهای آن هستند. همچنین، صفحات با قطر تا 50 میلی‌متر نیز می‌توانند از فولاد 1.3536 ساخته شوند. اگرچه چقرمگی این گرید در مقایسه با سایر گریدهای فولاد یاتاقان، در رده خوب قرار می‌گیرد، اما سختی‌پذیری بی‌نظیر آن، این نقص را به خوبی جبران می‌کند.

مزایا و معایب فولاد یاتاقان

مزایا و معایب فولاد یاتاقان عبارتند از:

مزایا

1. مقاومت مکانیکی بالا: اصلی‌ترین خصوصیت مناسب آن است. این فولاد می‌تواند فشارهای سنگین و بارهای دینامیکی را بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند. 
2. مقاومت سایشی فوق‌العاده: در محیط‌های کاری که سایش و اصطکاک مداوم وجود دارد، این فولاد به خوبی از خود مقاومت نشان می‌دهد و از فرسایش زودهنگام قطعات جلوگیری می‌کند. 
3. سختی‌پذیری سرتاسری زیاد: به فولاد این امکان را می‌دهد که سختی یکنواختی در تمام مقطع قطعه داشته باشد. این ویژگی، برای قطعاتی که تحت فشار و سایش در تمام سطوح خود قرار دارند، بسیار مهم است.
4. چقرمگی مناسب،: اگرچه چقرمگی آن در مقایسه با فولادهای نرم‌تر کمتر است، اما در حد قابل قبولی قرار دارد و به قطعات ساخته شده از این فولاد، توانایی جذب انرژی ضربه و جلوگیری از شکست ناگهانی را می‌بخشد. 

معایب 

در کنار مزایای فراوان، فولاد یاتاقان دارای یک عیب اصلی نیز وجود دارد و آن ماشین‌کاری دشوار است. سختی بالای این فولاد، فرآیندهای ماشین‌کاری مانند تراشکاری، فرزکاری و سوراخکاری را با چالش مواجه می‌کند. برای شکل‌دهی و پرداخت‌کاری قطعات فولاد یاتاقان، نیاز به استفاده از ابزارآلات خاص، روش‌های پیشرفته ماشین‌کاری و صرف زمان و هزینه بیشتر است. با این حال، این محدودیت، در مقابل مزایای بی‌شمار فولاد یاتاقان، قابل چشم‌پوشی است و در بسیاری از کاربردها، ارزش افزوده آن به مراتب بیشتر از هزینه ماشین‌کاری دشوار آن است.

قیمت فولاد یاتاقان

همانند بسیاری از مواد اولیه صنعتی، قیمت فولاد یاتاقان نیز تحت تاثیر عوامل گوناگونی همچون نوسانات بازار ارز، تغییرات قیمت مواد اولیه پایه و شرایط عرضه و تقاضا قرار دارد. از این رو، برای اطلاعات بیشتر یا استعلام قیمت روز فولاد و خرید فولاد بلبرینگ با بهترین قیمت، توصیه می‌شود با کارشناسان میهن فولاد تماس بگیرید. 

سوالات متداول

1. فولاد یاتاقان چه ویژگی‌های مهمی دارد که آن را برای ساخت بلبرینگ مناسب می‌سازد؟
   مهم‌ترین این ویژگی‌ها شامل مقاومت مکانیکی بسیار بالا برای تحمل بارهای سنگین، مقاومت سایشی فوق‌العاده برای کاهش اصطکاک و افزایش طول عمر، سختی‌پذیری سرتاسری برای اطمینان از استحکام یکنواخت در کل قطعه و مقاومت در برابر خستگی ناشی از چرخش و ارتعاشات مداوم است. 
2. آیا فولاد یاتاقان فقط در بلبرینگ‌ها کاربرد دارد؟
   اگرچه نام فولاد بلبرینگ رایج است، کاربرد فولاد یاتاقان گسترده‌تر از بلبرینگ‌ها است. این فولاد، در ساخت انواع رولبرینگ‌ها، اجزای غلتشی، رینگ‌ها، قطعات خودرو و بسیاری از قطعات صنعتی دیگر که نیازمند مقاومت بالا در برابر سایش و فشار هستند، به‌کار می‌رود. 
3. چرا ماشین‌کاری فولاد یاتاقان دشوار است و چه راهکارهایی برای آن وجود دارد؟
   سختی بسیار بالای فولاد یاتاقان، که از مزایای اصلی آن به شمار می‌رود، در عین حال، ماشین‌کاری آن را دشوار می‌سازد. این سختی، باعث افزایش مقاومت فولاد در برابر براده‌برداری و شکل‌دهی می‌شود. برای غلبه بر این چالش، از ابزارآلات مخصوص با جنس‌های بسیار سخت، روش‌های پیشرفته ماشین‌کاری مانند EDM و لیزر، و همچنین استفاده از روانکارهای مناسب در حین فرآیند ماشین‌کاری استفاده می‌شود. با وجود دشواری، ماشین‌کاری فولاد یاتاقان با روش‌های صحیح، امکان‌پذیر و رایج است.