ما هي درجات الفولاذ المستخدمة بشكل شائع في شفرات الحلاقة ذات الحافة الواحدة

نظرة عامة: لماذا تعتبر درجة الفولاذ مهمة للشفرات ذات الحافة الواحدة

تحدد درجة الفولاذ قدرة الشفرة على تحمل حافة حادة والاحتفاظ بها، ومقاومة التآكل، وتحمل التأثير أو الانحناء، والبقاء على قيد الحياة عند التآكل الكاشط. ل شفرات حلاقة ذات حافة واحدة يوازن المصممون بين ثلاث سمات مادية أساسية: الصلابة (الاحتفاظ بالحواف)، ومقاومة التآكل (مدة الخدمة والنظافة)، والمتانة (مقاومة التقطيع والفشل الكارثي). تؤثر البنية المجهرية، ومحتوى الكربون، وعناصر صناعة السبائك (الكروم، والفاناديوم، والموليبدينوم، وصانعي كربيد الكروم)، وطريق التصنيع (المطاوعات مقابل المعادن المسحوقة) بشكل مباشر على هذه السمات.

درجات الفولاذ الشائعة المستخدمة ومعادنها

فيما يلي الدرجات الأكثر شيوعًا لشفرات الحلاقة ذات الحافة الواحدة، والتي تتراوح من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى الأدوات عالية الأداء والفولاذ المساحيق للمعادن. يتم تلخيص كل درجة بالميزات المعدنية التي تحكم أداء القطع.

420J2 (غير قابل للصدأ، منخفض التكلفة)

420J2 عبارة عن فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيتي يحتوي على كربون معتدل (~ 0.15–0.4%) والكروم حوالي 12-13%. من السهل أن تتصلب ومقاومة للتآكل مقارنة بالفولاذ الكربوني العادي، مما يجعلها شائعة في شفرات الحلاقة والأدوات المساعدة منخفضة التكلفة. ينتج عن التصلب النموذجي صلابة في منتصف الخمسينيات من HRC؛ يكون الاحتفاظ بالحواف محدودًا مقارنة بالفولاذ عالي الكربون أو الفولاذ.

440 درجة مئوية (الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكربون)

يحتوي 440C على كربون أعلى (~ 0.95-1.2%) وحوالي 16-18% كروم، مما يسمح ببنية مارتنسيتية دقيقة ذات صلابة كبيرة ومقاومة معقولة للتآكل. عند معالجتها بالحرارة بشكل صحيح، يمكن أن تصل إلى 58-61 HRC، مما يوفر توازنًا جيدًا للاحتفاظ بالحافة ومقاومة التآكل - وهو خيار شائع للشفرات ذات الحافة الواحدة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ.

1095 (عالي الكربون، غير قابل للصدأ)

1095 عبارة عن فولاذ كلاسيكي عالي الكربون (~0.95% C) يحقق صلابة ممتازة (60-64 HRC) وحدة أولية رائعة وثباتًا للحافة. المقايضة الأساسية هي قابلية التآكل: 1095 تصدأ بسهولة دون طلاءات واقية أو صيانة. يظهر في شفرات الحلاقة الصناعية والمتخصصة حيث يمكن التحكم في التآكل ويتطلب أقصى عمر للحافة.

52100 / فولاذ ذو درجة تحمل

52100 عبارة عن فولاذ محمل يحتوي على الكروم وذو نسبة عالية من الكربون ومقاومة جيدة للتآكل عند التصلب (60-64 HRC). إنه يوفر صلابة أفضل من بعض أدوات الفولاذ ويستخدم للشفرات التي تتطلب مقاومة فائقة للتآكل. مقاومة التآكل منخفضة، لذلك عادة ما يتم اختيار 52100 للتطبيقات الجافة أو المطلية.

د2 (فولاذ الأدوات عالي الكروم)

D2 عبارة عن فولاذ عالي الكروم وعالي الكربون لأدوات العمل البارد يحتوي على صانعات كربيد كبيرة (Cr، V، Mo). إنه يوفر مقاومة ممتازة للتآكل وعمرًا افتراضيًا للحافة عند الصلابة عادةً 58-62 HRC. يمنح حجم الكربيد العالي D2 عمرًا طويلًا للحافة ولكنه يقلل من مقاومة التآكل وصلابة أقل من المارتنسيت المقاوم للصدأ؛ فهو يناسب الشفرات الصناعية وأدوات الكشط الثقيلة.

AUS-8 وسبائك الفولاذ المقاوم للصدأ الأخرى

تشتمل AUS-8 والسبائك المقاومة للصدأ متوسطة المدى المماثلة على الفاناديوم والموليبدينوم لتحسين الكربيدات وتحسين المتانة. أهداف الصلابة النموذجية هي 57-60 HRC. توفر هذه الفولاذات أداءً متوازنًا للشفرات أحادية الحافة من فئة المستهلك حيث تكون مقاومة التآكل والاحتفاظ بالحواف أمرًا مهمًا.

تعدين المساحيق وفولاذ الأدوات المتميز (سلسلة CPM، PM)

يمكن لفولاذ تعدين المساحيق (على سبيل المثال متغيرات CPM) وفولاذ الأدوات السبائكية المتقدمة أن يوفر توزيعات كربيد دقيقة للغاية، ومقاومة عالية للتآكل، وصلابة في نفس الوقت. تسمح هذه الدرجات بزيادة حجم الكربيد بدون الكربيدات الكبيرة والهشة التي تتشكل في الفولاذ التقليدي. يتم استخدامها في الشفرات المتخصصة المتميزة حيث تكون التكلفة أقل تقييدًا.

أهداف المعالجة الحرارية وآثار الصلابة

المعالجة الحرارية الفعالة لا تقل أهمية عن اختيار الدرجة. تتراوح أهداف الصلابة لشفرات الحلاقة ذات الحافة الواحدة عادةً من منتصف الخمسينيات إلى الستينيات المنخفضة من HRC. الصلابة المنخفضة تزيد من المتانة وتقلل من التقطيع؛ تعمل الصلابة الأعلى على تحسين مقاومة التآكل والاحتفاظ بالحواف ولكنها تزيد من الهشاشة وصعوبة الطحن. عادةً ما تهدف درجات المارتنسيت غير القابل للصدأ إلى 55-60 HRC؛ عادة ما يتم تصلب الفولاذ عالي الكربون وفولاذ الأدوات إلى 60-64 HRC. تعمل جداول التقسية والمعالجات المبردة (عند استخدامها) على تحسين الأوستينيت المحتفظ به وتثبيت الصلابة.

الطلاءات والتشطيب والتحكم في التآكل

تعمل الطلاءات على إطالة عمر الشفرة وتقليل الاحتكاك. تشمل المعالجات السطحية الشائعة الترسيب الفيزيائي للبخار (DLC، نيتريد الكروم)، والكروم المطلي بالكهرباء، والطبقات العلوية من PTFE/Teflon. تحمي الطلاءات الفولاذ غير القابل للصدأ من الصدأ وتقلل من احتكاك القطع الأولي. يؤثر تشطيب السطح (التلميع/الشحذ) بشدة على الحدة الملحوظة؛ تقلل الحواف المصقولة كالمرآة من قوة القطع الأولية ولكنها يمكن أن تسرع من التآكل إذا كانت الركيزة ناعمة.

طرق الاختبار للتحقق من صحة أداء الصف

يجب أن تتضمن خطة تطوير المنتج اختبارات معدنية ووظيفية للتأكد من أن الدرجة المختارة ومتطلبات المعالجة تلبي متطلباتها.

الاختبارات المعدنية والمخبرية

تشمل الاختبارات فحوصات صلابة روكويل، وفحص البنية المجهرية (المجهر البصري أو SEM) للتحقق من توزيع المارتينسيت والكربيد، والتحليل الكيميائي للتأكد من التركيب، واختبار التآكل برذاذ الملح (للتطبيقات الحرجة للتآكل). يعد التحكم في الأبعاد وقياس نصف قطر الحافة أمرًا ضروريًا أيضًا.

اختبارات الأداء ودورة الحياة

تقيس الاختبارات الوظيفية الاحتفاظ بالحواف (دورات القطع على الوسائط القياسية مثل الورق الكاشط أو البولي بروبيلين أو الحبال)، وقوة القطع الأولية، ومعدل التآكل تحت الأحمال التمثيلية. بالنسبة للشفرات الصناعية، تشمل اختبارات كلال التأثير والانحناء؛ بالنسبة لشفرات الحلاقة، قم بتضمين دورات الاستخدام الرطب المتكررة والتوافق مع التعقيم إذا لزم الأمر.

إرشادات الاختيار العملية حسب التطبيق

اختر درجة الفولاذ بناءً على بيئة التشغيل وخطة الصيانة والعمر المطلوب.

• العناية والنظافة: تفضل الدرجات المقاومة للصدأ (440C، AUS-8، 420J2) مع صلابة تتراوح بين 55-60 HRC وطلاءات أو تشطيبات مقاومة للتآكل.
• القطع/الكشط الصناعي: يفضل الفولاذ D2 أو 52100 أو الفولاذ عالي الكربون المقسى إلى 60-64 HRC للحصول على أقصى مقاومة للتآكل؛ حماية ضد التآكل مع الطلاء أو الصيانة.
• التخصص/الدقة: فكر في استخدام الفولاذ المساحيق للحصول على حواف طويلة العمر وعالية الأداء حيث تكون التكلفة مبررة.
• يمكن التخلص منها/منخفضة التكلفة: توفر الفولاذ الكربوني المقاوم للصدأ أو ذو السبائك المنخفضة من سلسلة 420 أداءً مقبولاً بتكلفة منخفضة عندما يكون الاستبدال المتكرر مقبولاً.

مقارنة الصف جنبا إلى جنب

الوجبات السريعة الرئيسية وقائمة الاختيار

حدد الدرجة حسب الأولوية: مقاومة التآكل (الفولاذ المقاوم للصدأ) في حالة الاستخدام الرطب أو مسائل النظافة؛ الحد الأقصى للصلابة ومحتوى الكربيد (الأداة أو الفولاذ عالي الكربون) إذا كان عمر التآكل أساسيًا؛ ومسحوق المعادن لتحقيق التوازن الممتاز بين التآكل والمتانة. قم بتأكيد عمليات المعالجة الحرارية والطلاء، والتحقق من صحة اختبارات الصلابة والاحتفاظ بالحواف، ومطابقة هندسة التشطيب/الطحن مع الركيزة المختارة لتجنب الفشل المبكر.

• بالنسبة للشفرات الاستهلاكية ذات الاستخدام الرطب: اختر الفولاذ المقاوم للصدأ (440C، AUS-8) مع 55-60 HRC وتشطيب مقاوم للتآكل.
• بالنسبة للشفرات الصناعية طويلة العمر: يفضل استخدام الفولاذ D2 أو 52100 أو CPM المقسى فوق 60 HRC وفكر في الطلاءات الواقية أو الصيانة الروتينية.
• يتم التحقق دائمًا من خلال اختبارات دورة القطع واختبارات رش الملح أو التعرض للمواد الكيميائية ذات الصلة بالاستخدام النهائي.