فنرها اجزای اساسی مکانیکی هستند که در بسیاری از سیستم های مکانیکی یافت می شوند. فولاد یک ماده مهندسی مهم برای تولید اجزای با استحکام بالا در هر سیستم مکانیکی است. فنر یک جزء الاستیک است که قادر به ذخیره یک اثر نیروی اعمال شده است. کیفیت و طول عمر بالای فنرها مورد توجه است. این قابلیت برای عملکرد سیستم مکانیکی بسیار مهم است. ظرفیت فنر برای تحمل بارهای استاتیک و دینامیک در مدت زمان طولانی به فولاد فنر بستگی دارد. فولاد مورد استفاده برای تولید فنرها را فولاد فنر می‎نامند.

فولاد فنر، نامی است که به طیف گسترده ای از فولادهای مورد استفاده در ساخت فنرها، خصوصا در  سیستم تعلیق اتومبیل و صنعتی داده می شود. اصطلاح «استحکام تسلیم» به توانایی ماده در تحمل خم شدن یا تاب خوردن قابل توجه و بازگشت به شکل اصلی بدون تغییر شکل اشاره دارد. آلیاژهای فولاد فنر از ویژگی های منحصر به فردی از جمله توانایی مقاومت در برابر نیروهای قابل پیچش یا خمش قابل توجه و بدون ایجاد کج شدگی برخوردار هستند.

انواع فولاد فنر

خواصی که در بالا برای فولاد فنر ذکر شد، با اضافه کردن عناصر آلیاژی مختلف در فولادها برآورده می شوند. این عناصر شامل سیلیکون ، منگنز ، کروم ، وانادیوم ، مولیبدن و نیکل هستند (در صورت فولادهای ضد زنگ). به طور کلی فنرها از فولادهای فنر با کربن بالا ، فولادهای فنر آلیاژی و فولاد فنر  ضدزنگ ساخته می شوند. البته طیف گسترده‌ای از مواد فلزی دیگر برای تولید فنر موجود است که رایج‌ترین آنها عبارتند از:

1- فولاد کربن

2- فولادهای آلیاژی

3- فولادهای مقاوم در برابر خوردگی

4-برنز فسفر

5-برنج فنر

6-مس بریلیم

7-فولادهای آلیاژ نیکل

8-فولادهای آلیاژ تیتانیوم

1-فولاد فنر کربن بالا - رایج ترین فولاد فنر - هزینه کم ، به راحتی کارپذیر، در دسترس بودن. برای برنامه های درجه حرارت بالا یا پایین یا برای بارگذاری شوک یا ضربه توصیه نمی شود.

2-فولاد فنر آلیاژی - برای فشار و ضربه زیاد یا بار شدید استفاده می شود. می تواند دامنه دمایی وسیع تری را نسبت به فولاد فنر کربن بالا تحمل کند.

3-فولاد فنر ضد زنگ - بعضی از آلیاژها تا دمای 288 درجه سانتی گراد را مجاز می کنند. مقاوم در برابر خوردگی هستند. فقط استیل 18-8 برای دمای زیر صفر توصیه می شو

4-آلیاژهای فنر پایه مس - گرانتر از فولادها هستند اما به دلیل هدایت‌پذیری خوب و مقاومت در برابر خوردگی در اجزای الکتریکی استفاده می شوند. مناسب برای دمای زیر صفر است

5-آلیاژهای فنر پایه نیکل - مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در طیف وسیعی از دماها را دارند. غیر مغناطیسی هستند اما مقاومت الکتریکی نسبتاً زیادی دارند.

کاربرد فولاد فنر

فولاد فنر دارای کاربرد گسترده ای در برنامه‌های تجاری است. این فولاد، فلزی متداول برای ساخت اشیاء مانند فنر، واشر ، تیغه اره، سیستم تعلیق اتومبیل، آنتن و خراشنده است.

همچنین برای ساختن قطعات ماشین چمن زنی، تجهیزات فرود هواپیماهای کوچک و فنرهای سیم پیچ خودرو استفاده می شود.

محصولات ساخته شده از این آلیاژهای فولادی می توانند به صورت مداوم خمیده ، فشرده ، کشیده یا پیچ خورده شوند. این ویژگی به عنوان استحکام تسلیم بالا تعریف شده و نتیجه ترکیب خاص و سخت شدن آلیاژ فولاد است. فولادهای فنر، آلیاژهای کربن متوسط تا زیاد هستند که معمولاً حاوی 0.5 تا 1.0 درصد کربن هستند. سایر آلیاژها که افزوده میشود، به طور معمول شامل منگنز و سیلیکون هستند که سیلیکون جزء اصلی این فولاد برای داشتن استحکام بالا است.

این مقاطع فولادی پس از ریختگی سخت شده و سرد می شوند تا استحکام تسلیم آنها بهبود یابد. محصولات فولاد فنر معمولاً به صورت سیم کشیده می شوند. لازم به ذکر است که این محصولات بدون اینکه دچار تغییر شکل شوند، به شکل اصلی خود برمی گردند. فولاد فنر معمولاً به عنوان فولاد فنر آنیل شده یاد می شود، و به عنوان فولادی که "استفاده عمومی" دارد شناخته می شود.   برای فنرهای كوچك ، فولادی به تولیدكنندگان فنر عرضه می شود كه نیازی به عملیات حرارتی نداشته باشد. تنها عملیات حرارتی مورد استفاده برای تولید فنر، آنیل کردن در دمای پایین  است. این عملیات برای آزاد کردن کرنش در هنگام تغییر شکل است. فولاد فنر به صورت میله هایی با مقطع گرد یا مسطح و همچنین سیم ، ورق یا نوار تولید می شود. رشد مواد ، مراحل طراحی و فرآیندهای تولید، به فنر  اجازه می دهد تا فنرهایی با عمر خستگی بیشتر، کاهش پیچیدگی و میزان تولید بالاتر تولید شوند. بیشتر فنرها خطی هستند به این معنی که نیروی مقاومت آن نسبت به جابجایی، خطی است.

ویژگیهای فولاد فنر

فولاد فنر با دارا بودن استحکام تسلیم بالا، از انعطاف پذیری خوبی برخوردار است. این فولاد توانایی منحصر به فردی در شکل پذیری، و عملیات حرارتی بعد از آن دارد. این خصوصیات فیزیکی سبب می شود فولاد فنر، یک فولاد با کاربرد عمومی باشد.

ترکیب شیمیایی فولاد فنر

همانطور که اشاره شد، این فولاد با دارا بودن عناصری مانند کربن،  سیلیون و منگنز از فولادهای آلیاژی به شمار میرود.

کلمات کلیدی: نبشی فولادی، ورق روغنی، ورق مبارکه اصفهان، ورق فولادی، میلگرد اصفهان، پروفیل اصفهان، ورق کاویان، تیرآهن ذوب آهن، هاش ذوب آهن، ورق گالوانیزه، ناودانی اروپایی