כלל PN-74/H-84032 פלדת קפיצים - Species - הוא תקן טכני פולני משנת 1974 המפרט דרישות עבור פלדת קפיץ משמשים בייצור קפיצים ואלמנטים אלסטיים אחרים. הוא מתמקד בהרכב הכימי, בתכונות המכניות ובסימונים של פלדות אלו כדי להבטיח את איכותן ועמידותן המתאימות. PN-74/H-84032 זוסטלה זסטאפיונה דרך תקן PN-EN 10089:2003ואז על ידי תקן PN-EN 10089:2005.
הסטנדרט הנוכחי הוא תקן PN-EN 10089:2005, אשר מפרט את הדרישות הטכניות עבור פלדות קפיץ מגולגלות בחום ומטופלות בחום.
תקן PN-74/H-84032 – היקף
התקן המתואר מכסה פלדות קפיצים המיועדות בעיקר לייצור אלמנטים בעלי גמישות ועמידות גבוהה בפני עייפות, כגון קפיצים, מוטות פיתול ורכיבים אחרים המשמשים בכלי רכב מנועים ומכונות תעשייתיות.
תקן PN-74/H-84032 – הרכב כימי
ההרכב הכימי של פלדות שצוין בתקן כולל פחמן כאלמנט חיזוק בסיסי ותוספי סגסוגת כגון:
- H - Chrom, שיפור יכולת ההתקשות ועמידות בפני שחיקה.
- S - סִילִיקוֹן, מגביר את הגמישות והקשיות.
- G - מַנגָן, שיפור יכולת ההתקשות והחוזק.
- F - ונדיום, מגביר את עמידות החומר לעייפות ועמידותו.
המספר בכינוי (למשל 50HS) מציין את תכולת הפחמן הממוצעת במאיות האחוז, כלומר 50HS מכיל כ-0,50% פחמן.
תכונות מכניות
התקן מציין את התכונות המכניות של פלדה שיש לעמוד בהן לאחר טיפול בחום , כולל:
- נקודת כניעה – ערך המאמץ המינימלי שאחריו החומר עובר עיוות קבוע.
- חוזק מתיחה - הכוח המקסימלי שחומר יכול לעמוד בו לפני שהוא נשבר.
- קַשִׁיוּת – ניתן ביחידות HRC או HB, המגדירות את עמידות החומר לחדירה.
- עמידות בפני עייפות – פרמטר מפתח עבור קפיצים וקפיצי עלים הנתונים לעומס מחזורי חוזר.
אוברובקה צ'יפלנה
התקן מפרט דרישות לטיפול בחום , כולל הקשייה וריפוי , כדי להשיג את השילוב האופטימלי של קשיות וגמישות של פלדה. תהליך זה כולל:
- הִתקַשׁוּת – חימום לטמפרטורה מסוימת ולאחר מכן קירור מהיר בתווך קירור שנבחר כראוי.
- לשחרר – חימום מחדש של פלדה מוקשה לטמפרטורה שנבחרה כראוי כדי להשיג את שילוב התכונות המכניות הנדרש.
השילוב של התקשות וריפוי גבוה מכונה מרווה וריפוי.
ייעודים וסיווג, דרגות פלדה לפי תקן PN-74/H-84032
לכל דרגת פלדה בתקן PN-74/H-84032 יש ייעוד המורכב ממספר ואותיות, כאשר המספר מציין את תכולת הפחמן והאותיות מסמלות את יסודות הסגסוגת העיקריים. דוגמאות:
1. פלדות קפיץ פחמן
הם מאופיינים בתכולת פחמן גבוהה , המספקת קשיות וגמישות טובות לאחר טיפול בחום מתאים, אך אינה מספקת את עמידות הקורוזיה האופיינית לפלדות אל-חלד. פלדת פחמן לא מוגנת יכולה, בין היתר, לחלוד באופן אחיד.
- 65 – פלדת קפיצים עם תכולת פחמן של כ-0,65%, המשמשת לייצור קפיצים בעלי דרישות חוזק בינוניות.
- 75 – מכיל כ-0,75% פחמן. מאופיין בקשיחות ועמידות גבוהות יותר, מתאים לקפיצים הנתונים לעומסים גבוהים יותר.
- 85 – פלדת קפיצים בעלת תכולת פחמן גבוהה (כ-0,85%), המשמשת ברכיבים הדורשים גמישות, קשיות ועמידות גבוהה בפני שחיקה.
2. פלדות קפיץ שאינן כרום
הם אינם מכילים כרום כיסוד הסגסוגת העיקרי, ובדרגות בודדות התוספות החשובות כוללות מנגן וסיליקון.
מַנגָן
- 65G – פלדת קפיץ מנגן עם כ-0,65% פֶּחָם ותוספת מַנגָןעמיד בפני שחיקה, משמש בקפיצים בעלי גמישות גבוהה ועומסים דינמיים.
סִילִיקוֹן
הם מכילים סיליקון כסגסוגת העיקרית, המשפיעה, בין היתר, על תכונות האלסטיות וההתנהגות של הפלדה במהלך טיפול בחום.
- 50S – פלדת סיליקון עם 0,50% פחמן. משמשת באלמנטים פשוטים של קפיצים.
- 45S – פלדה עם תכולת פחמן נמוכה מעט יותר (0,45%). פחות קשה, יותר גמישה.
- 40S2 – כ-0,40% פחמן ו-2% סיליקון. אלסטיות גבוהה, משמשת בקפיצים קלים יותר.
- 50S2 – 0,50% פחמן ו-2% סיליקון. פלדה עמידה לקפיצים החשופים לעומסים בינוניים.
- 55S2 – תכולת פחמן מוגברת (0,55%), קשה יותר, משמשת בקפיצי רכב וקפיצי סליל.
- 60S2 – 0,60% פחמן, קשיות גבוהה ועמידות בפני שחיקה. משמש בקפיצים לרכבים גדולים.
- 60S2A – זן 60S2 עם טוהר פלדה משופר, המשמש בקפיצי רכבת ובמכונות כבדות.
מנגן-סיליקון
- 60SG – פלדת קפיץ בתוספת של מַנגָן i סִילִיקוֹן, 0,60% פחמן. גמישות ועמידות בפני עייפות טובים מאוד.
3. פלדות קפיץ כרום
כרום כתוספת סגסוגת מגביר בעיקר את יכולת ההתקשות ומשפיע על קשיות, חוזק ועמידות בפני שחיקה. חשוב לזכור שנוכחות כרום גרידא בפלדת קפיץ דלת סגסוגת אינה מבטיחה את עמידותה בפני קורוזיה של פלדת אל-חלד.
מנגן-סיליקון-כרום
- 60SGH – פלדת קפיץ בתוספת של מַנגָן, סִילִיקוֹן i כרום, עם תכולת פחמן של כ-0,60%. מיועד לקפיצים בעלי חוזק גבוה ועמידים בפני עייפות.
כרום-מנגן
- 50HG – פלדה עם 0,50% פחמן, בתוספת של כרום i מַנגָןהוא מאופיין בעמידות טובה מאוד ומשמש בקפיצים ובסלילי מתלה.
כרום-סיליקון
- 50HS – מכיל כ-0,50% פֶּחָם ואביזרים כרום i סִילִיקוֹןמשמש בקפיצים עמוסים כבדים ובקפיצי עלים.
כרום-ונדיום
- 50HF – מכיל כ-0,50% פֶּחָם oraz Chrom i ונדיוםונדיום משפיע על המיקרו-מבנה ותכונות העייפות של פלדה. דרגה זו משמשת, בין היתר, לקפיצים עמוסים בכבדות, מוטות פיתול וקפיצי עלים.
כל דרגת פלדה בתקן PN-74/H-84032 מיועדת ליישומים ספציפיים, החל מקפיצים קלים ועד קפיצים ומוטות פיתול בעלי עמוסות כבדות. מידע נוסף על הקבוצה כולה ניתן למצוא בדף פלדות מבניות מסגסוגת - פלדות קפיץ.
יישום
הפלדות המתוארות בתקן PN-74/H-84032 משמשות בייצור של:
- קפיצי רכבת ורכבת,
- קפיצי מתלה בכלי רכב מנועים,
- קפיצים המשמשים בציוד תעשייתי,
- אלמנטים מכניים הנתונים לעומסים דינמיים גבוהים.
עבור אלמנטים אלסטיים, לא רק חוזק סטטי חשוב, אלא גם התנהגות החומר תחת שינויים חוזרים ונשנים בעומס. מצב פני השטח, קורוזיה , פגמים במשטח וטיפול בחום לא נכון יכולים להשפיע על עמידותו של רכיב הפועל תחת עומס מחזורי.
שינויים והשלכות של הנורמה
תקן PN-74/H-84032 הוחלף מאוחר יותר בתקנים התואמים את המערכת האירופית, כולל PN-EN 10089:2005 , אשר עדכן את הדרישות להרכב הכימי, תכונות מכניות ותנאי אספקה טכניים של פלדות קפיץ. תקנים נוספים שפותחו ניתן למצוא ברשימת תקני PN, EN, ISO, DIN, ASTM, AISI ותקני פלדה אחרים.