جنس ابزارهای تراشکاری: بررسی متریال‌های مختلف و ویژگی‌های آنها
ابزارهای تراشکاری یکی از مهم‌ترین تجهیزات در صنایع فلزکاری و تولید قطعات صنعتی هستند. انتخاب جنس مناسب برای این ابزارها تأثیر مستقیمی بر کیفیت، سرعت و عمر مفید فرآیند تراشکاری دارد. در این مقاله به بررسی انواع جنس ابزارهای تراشکاری و ویژگی‌های هر یک از آنها می‌پردازیم.
۱. فولاد ابزار (Tool Steel)
فولاد ابزار یکی از متداول‌ترین جنس‌های مورد استفاده در ساخت ابزارهای تراشکاری است. این نوع فولاد شامل ترکیباتی از آهن، کربن و عناصر آلیاژی مانند کروم، وانادیوم و مولیبدن می‌باشد که سختی و مقاومت بالایی را فراهم می‌کنند.
مزایا:
- مقاومت بالا در برابر سایش
- قابلیت سخت‌کاری و افزایش طول عمر ابزار
- قیمت مناسب نسبت به سایر متریال‌ها
معایب:
- حساسیت به حرارت بالا و احتمال کاهش سختی در دمای زیاد
۲. فولاد تندبر (High-Speed Steel – HSS)
فولاد تندبر که به اختصار HSS نامیده می‌شود، نوعی فولاد ابزار است که مقاومت حرارتی و سختی بالاتری نسبت به فولاد معمولی دارد. این نوع ابزارها در سرعت‌های بالای برش بدون کاهش کیفیت عملکرد دارند.
مزایا:
- مقاومت بالا در برابر حرارت و سایش
- قابلیت استفاده در برشکاری‌های با سرعت بالا
- تنوع زیاد در ترکیبات آلیاژی برای کاربردهای مختلف
معایب:
- هزینه بالاتر نسبت به فولاد ابزار معمولی
- عملکرد ضعیف‌تر در مقایسه با ابزارهای کاربیدی در برخی کاربردها
۳. کاربید تنگستن (Tungsten Carbide)
کاربید تنگستن یکی از پرکاربردترین مواد در تولید ابزارهای تراشکاری است. این جنس از ترکیب تنگستن و کربن ساخته شده و دارای سختی بسیار بالا و مقاومت به سایش عالی است.
مزایا:
- طول عمر بیشتر نسبت به فولاد تندبر
- حفظ سختی در دماهای بالا
- مناسب برای ماشین‌کاری قطعات سخت و سوپرآلیاژها
معایب:
- شکنندگی بالا نسبت به فولادهای تندبر
- هزینه تولید بالا
۴. سرامیک (Ceramic)
ابزارهای تراشکاری سرامیکی از ترکیباتی مانند نیترید سیلیکون (Si3N4) یا اکسید آلومینیوم ساخته شده‌اند. این ابزارها برای برش مواد سخت و مقاوم در برابر حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مزایا:
- مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت و اکسیداسیون
- قابلیت برش در سرعت‌های بسیار بالا
معایب:
- شکنندگی بالا و حساسیت به ضربه
- هزینه تولید بالا
۵. الماس (Diamond)
ابزارهای تراشکاری الماسه برای ماشین‌کاری مواد بسیار سخت مانند آلیاژهای خاص، سرامیک‌ها و گرافیت استفاده می‌شوند. این نوع ابزار دارای سختی فوق‌العاده و مقاومت بالا در برابر سایش است.
مزایا:
- بالاترین سطح سختی بین تمام مواد تراشکاری
- طول عمر بسیار بالا
- کاهش نیاز به تعویض ابزار و افزایش بهره‌وری
معایب:
- هزینه بسیار بالا
- نامناسب برای ماشین‌کاری فولادهای آهنی (به دلیل واکنش شیمیایی با آهن)
انتخاب جنس ابزار تراشکاری باید بر اساس نوع ماده مورد ماشین‌کاری، سرعت فرآیند، هزینه و نیازهای خاص هر پروژه انجام شود. فولاد ابزار و فولاد تندبر برای کاربردهای عمومی و اقتصادی مناسب هستند، در حالی که کاربید تنگستن و سرامیک برای سرعت‌های بالا و مواد سخت استفاده می‌شوند. ابزارهای الماسه نیز گزینه‌ای ایده‌آل برای ماشین‌کاری دقیق و با دوام بالا هستند. در صنایع مختلف سنگین تراش تهران، بسته به نیاز، از ترکیب این ابزارها برای افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌ها استفاده می‌شود.
هر کدام از دستگاه های تراشکاری، مجموعه ای از ابزارها مختلف می باشد که جنس قطعات آن نیز با یکدیگر فرق می کنند. انتخاب جنس ابزارها معمولا با توجه به جنس قطعاتی است که توسط دستگاه تراش داده می شود. این ابزارها از لحاظ نوع جنس در دسته بندی های زیر قرار می گیرند:
ابزارهای فولادی غیر آلیاژی
در ساخت برخی از ابزارهای کاربردی تراشکاری از فولاد غیر آلیاژ استفاده می کنند که معمولا با حروف ws نیز معرفی می شود. سختی این نوع فولاد تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد حفظ می شود که بیشتر برای تراشکاری قطعات فولادی با آلیاژ کم کربن به کار می رود. رنده هایی که از این نوع فولاد ساخته شده اند، امروزه کمترین میزان کاربرد را دارند.
ابزارهای فولادی آلیاژی
استفاده از این ابزارها در تراشکاری بیشتر از نمونه‌های غیر آلیاژ می‌باشد که علاوه بر کربن از فلزات دیگری نیز برای آلیاژ آنها استفاده می‌شود. ابزارهای این بخش به صورت کلی در دو گروه ابزارهای فولادی کم آلیاژ و پر آلیاژ قرار می گیرند. نمونه های کم آلیاژ که درجه سختی آنها تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد است، دسته بندی پر آلیاژ، این درجه سختی را تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد حفظ می کنند.
کاربرد فلزات سخت در ابزارهای تراشکاری
کاربرد ابزارهای ساخته شده از فلزات سخت در تراشکاری باعث ایجاد مقاومت بالای دستگاه یا ابزار می شود. فلزات سخت را از ترکیب پودر کاربید و برخی از فلزات دیرگذار تولید می کنند که سختی و مقاومت بالایی در برابر سایش دارند. این فلزات می توانند تا دمای ۹۰۰ درجه سانتیگراد نیز سختی خود را حفظ کنند.
کاربرد فلزات سرامیکی در ابزارهای تراشکاری
استفاده از فلزات سرامیکی برای خدمات تراشکاری قطعاتی است که جنس آنها فولادهای سخت می باشند. مقاومت این فلزات در برابر سایش، ۵ تا ۱۰ برابر بیشتر از فلزات سخت می باشد و تا دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد نیز سختی خود را حفظ می کنند. بخش قابل توجهی از فلزات سرامیکی شامل آلومینیوم، سیلیسیوم و اکسید فلزات می باشد.