ما الذي يجعل الفولاذ فولاذ محامل
تتحمل مجاري التدحرج في المحامل إجهاد تماس عالياً جداً في مساحة صغيرة جداً، يتكرر ملايين المرات. ولا يستطيع الفولاذ الإنشائي العادي فعل ذلك؛ فهو يتشوه أو يتنقّر مبكراً. أما فولاذ المحامل فمصمم لهذه المهمة: محتوى كربون عالٍ للصلادة، وكروم لقابلية التقسية، وبنية نظيفة محكومة بحيث تقل نقاط الضعف داخل المعدن.
العمود الفقري هو فولاذ الكروم عالي الكربون. يُسمى في المعايير الصينية GCr15؛ وأقرب المعادلات المستخدمة على نطاق واسع هي AISI 52100 في الولايات المتحدة و100Cr6 في أوروبا. تختلف المجالات الكيميائية قليلاً بين المعايير، لذا فالعبارة الصحيحة هي مماثل لا مطابق، ويُذكر المعيار الدقيق في الطلب. ويُستخدم لغالبية الحلقات والكرات والأسطوانات في الآلات العامة والمحركات والمركبات.
عائلات الفولاذ وأين تُستخدم
| العائلة | أمثلة | أين تناسب |
|---|---|---|
| كروم عالي الكربون، مقسّى بالكامل | GCr15, 52100, 100Cr6 | حلقات وكرات وأسطوانات قياسية للاستخدام العام |
| فولاذ كروم للمقاطع الأكبر | درجات بمنغنيز أو سيليكون مضاف لقابلية التقسية | الحلقات السميكة والمحامل الكبيرة |
| التكربن (تقسية سطحية) | فولاذ سبائكي منخفض الكربون يُكرَّبن بعد التشغيل | الأحمال الصدمية، المحامل المخروطية، السلاسل المقاومة للبلى |
| فولاذ مارتنسيتي لا يصدأ | 440C | التعرض للتآكل، الاستخدام الغذائي والبحري |
تبدأ فولاذات التكربن بكربون منخفض ولب متين. وبعد التشغيل يُنشر الكربون في السطح ويُقسّى الجزء، فينتج غلاف صلب فوق لب أمتن. وهذا يفيد في الخدمة الصدمية والأحمال الثقيلة ويشيع في المحامل المخروطية. أما فولاذ المحامل المقاوم للصدأ 440C فيتخلى عن بعض عمر الكلال مقابل مقاومة التآكل؛ انظر محامل الفولاذ المقاوم للصدأ والمحامل المقاومة للتآكل.
النظافة والشوائب
يحتوي كل فولاذ على جسيمات دقيقة غير معدنية تسمى الشوائب - أكاسيد وكبريتيدات وسيليكات - متبقية من صناعة الفولاذ. وتحت إجهاد التماس الدوري، قد تبدأ شائبة صلبة قرب المجرى شقاً ناتجاً عن الكلال. لذلك يُكرَّر فولاذ المحامل ويُنزع غازه بالتفريغ ويُصب بعناية للإبقاء على الشوائب صغيرة وقليلة وجيدة التوزيع. وهذا ما يقصده المشترون بالنظافة أو جودة الفولاذ.
تُفحص النظافة بطرق تصنيف معدنية وقياسات محتوى الأكسجين في المصنع. ويُتفق بين المشتري والمورد على طريقة الاختبار ومستوى القبول، ولا يذكر المكتب رقماً دون تقرير المصنع. وعملياً قد يختلف عمر محملين بالرمز نفسه والصلادة الاسمية نفسها اختلافاً كبيراً، وتُعدّ نظافة الفولاذ من أولى الأمور التي ينظر فيها عند حدوث ذلك.
المعالجة الحرارية والصلادة
تُنتج الصلادة بالمعالجة الحرارية لا بالفولاذ وحده. فجزء فولاذ الكروم المقسّى بالكامل يُسخَّن ثم يُخمَد ثم يُطبَّع. وتبلغ الصلادة لحلقات وكرات فولاذ الكروم المقسّاة بالكامل عادةً نحو 58-65 HRC؛ أما الهدف الدقيق ومداه فيعتمدان على الجزء والمقاس ونوع المحمل ويحددهما رسم المصنع ومعياره. كما يثبّت التطبيع الأبعاد حتى لا يغيّر المحمل مقاسه في الخدمة عند درجات الحرارة العادية.
- الإخماد والتطبيع يحددان الصلادة والمتانة؛ وتظهر الانحرافات كبقع لينة أو أجزاء هشة.
- تثبيت الأبعاد مهم للمحامل التي تعمل دافئة، ولفئات الدقة.
- فحوص البنية المجهرية على عينة مقطوعة تؤكد انتظام التقسية وتوزع الكربيدات.
تُفحص الصلادة على الأجزاء النهائية بالمعاينة، ضمن الخطة الموصوفة في الاختبار والفحص.
شهادات المواد وإمكانية التتبع
تسرد شهادة المصنع الدرجة والتركيب الكيميائي ورقم الدفعة الحرارية للفولاذ، وغالباً مع ملاحظات عن النظافة. ويتيح رقم الدفعة الحرارية تتبع دفعة منتهية من الحلقات أو الكرات إلى الفولاذ الذي صُنعت منه. والمستندات المعتادة التي يستطيع المكتب طلبها لكل طلبية هي:
- شهادة المصنع للفولاذ، تُظهر الدرجة والتركيب الكيميائي بالنسبة إلى المعيار المذكور.
- سجل المعالجة الحرارية للدفعة المنتهية.
- تقرير فحص الصلادة والأبعاد من المصنع.
- إقرارات المواد مثل RoHS أو REACH حيث يتطلب المشروع ذلك.
تُتفق المستندات قبل الطلب وتُؤكَّد كتابةً؛ وينبغي مطابقتها مع الدفعة المسلَّمة لا قبولها كبيان عام.
ملاحظات التوريد
يُشترى الفولاذ بالشكل المطلوب للجزء: قضبان وأنابيب للحلقات، وسلك للكرات والأسطوانات. وتشتري المصانع في تجمعات المحامل الرئيسية من مصانع الفولاذ القريبة منها؛ ويطابق المكتب مصدر الفولاذ والمصنع مع الجزء ومستوى الجودة المطلوب، لا مع السعر وحده. تجد النطاقات المرجعية المعتادة لحجوم المكوّنات ومواعيد التسليم في صفحة الحد الأدنى للطلب ومدة التسليم. ولمعرفة كيف يتحول الفولاذ إلى حلقة اقرأ حلقات المحامل، أو عُد إلى محور المكوّنات.