اصول کلی ماشینکاری استنلس استیل
معرفی
رایج ترین و پرکاربردترین استنلس استیل های ماشینکاری شده از نوع آستنیتی می باشند، مانند استیل ۳۰۴ (۱٫۴۳۰۱) و ۳۱۶ (۱٫۴۴۰۱). این فلزات بدلیل نرخ کاری بالای سخت شدن و خواص شکنندگی ضعیف خود در طول ماشینکاری دسته بندی می شوند. این مقاله مسائل مهمی که ماشینکاری موفقیت آمیز این فولادها را تحت تاثیر قرار میدهد، پوشش می دهد.
سفتی ماشین آلات و ابزار
ماشینکاری فولادهای زنگ نزن زمانی اهمیت میابد که اطمینان حاصل شود تا هیچگونه نقطه توقف و مرده و سایشی ناشی از لرزش دستگاه و یا ضربه ابزار وجود نداشته باشد. ماشین آلات باید “قابل توجه” و قادر به ایجاد شکاف عمیق مورد نیاز در ماشینکاری فولاد آستنیتی باشند، بدون اینکه سرعت ورود خوراک و یا سرعت سطح را کند کنند.آموزش اندک یا ماشین تراشی و فرزکاری در نظر گرفته شده برای استیل ملایم، برنج و … بنظر میرسد که به اندازه کافی برای ماشینکاری موفق استنلس استیل قابل توجیه نیستند.
ماشین آلات نباید بیش از حد در معرض لرزش در نشیمن دستگاه ، دیسک و جعبه دنده و یا در ابزارهای برش و نصب قرار بگیرند. از بوجد آمدن برآمدگی های زیاد ساقه جعبه ابزار باید اجتناب شود. فاصله بین نوک برش و ساپورت جعبه ابزار باید تا حد امکان کوتاه باشد و سطح مقطع ساقه به میزان قابل قبولی شود. این عمل میتواند به اتلاف گرما از سطح برش کمک کند. میله هایی که برای حفاظت از برش فرز های بشکه ای بکار میرود، باید تا حد امکان کوتاه باشد. ساپورت و محافظ میله ها باید تا حد امکان نزدیک به انتهای کاتر باشد تا حداکثر حفاظت را تامین نماید.
بریدن برخی از قسمتهای فلزی با “صدای فش فش” غیر معمول نیست، اما می تواند نشاندهنده این باشد که ابزار ممکن است فرسایش یافته و نیاز به جایگزین شدن دارند.
جنس ابزار
هر دو نوع فولاد با سرعت بالا (HSS) (wrought و یا sintered) و یا ابزار کاربید سیمانی را می توان برای ماشینکاری فولادهای زنگ نزن استفاده کرد.
فولاد سرعت بالا
هم تنگستن و هم HSS مولیبدن رامی تواند مورد استفاده قرار داد. اینها به ویژه در عملیات ماشینکاری که شامل خوراک بالا و عملیات ماشینکاری با سرعت کم که در آن تنش های لبه برش بدیل شکل پیچیده ابزار تغییر زیادی میکند، مفید هستند.
انواع تنگستن (به عنوان مثال T15) می تواند بدلیل مقاومت سایشی خوب و سختی قرمز مورد استفاده قرار گیرد. از HSS مولیبدن به طور گسترده ای استفاده می شود، M42 برای کاربرد هایی مانند milling cutters مفید هستند که در آن یک ترکیب خوب از سختی و استحکام در سرعت برش کمتر مورد نیاز است. M42 سختی بهتری از انواع رایج مانند M2، دارد، اما بهرحال ممکن است به سفتی آن نباشد.
اگر ابزار در معرض رنده شدن لبه هستند، از یک جنس با درجه سخت تر، مانند M2، M10 استفاده کنید. اگر ابزار در معرض سوختن میباشند، از جنس با درجه red hardness بالاتر ، به عنوان مثال M42، T15 استفاده نمایید و اگر ابزار در معرض فرسایش و خوردگی هستند، از یک نوع با درجه سایش مقاوم تر، به عنوان مثال T15 استفاده کنید.
کاربیدهای سیمانی
کاربیدهای سیمانی شده به طور معمول برای ماشینکاری فولادهای زنگ نزن استفاده می شود که سرعت های بالاتر و یا خوراک ورودی بالاتر که می توان با استفاده از HSS تولید نمود، بکار میرود. هم اینسرتهای یکبار مصرف و یا نوع لحیمی آن (که در آن سرعت برش کمتری می تواند تحمل کند) را می توان مورد استفاده قرار داد و از کاربید تنگستن و ترکیبی از تنگستن و کاربید های فلزی دیگر، از جمله تیتانیم، نیوبیم، و کروم تشکیل شده است. کاربیدها با کبالت پیوند داده اند. کاربیدهای تنگستن با گرید “ساده”: کاربیدهای تنگستن برای ماشینکاری استنلس استیل های آستنیتی و دوبلکس استفاده می شود و کاربیدهای “پیچیده” برای ماشینکاری خانواده martensitic و ferritic استفاده می شوند.
کاربیدهای پوشش دار دارای مزیت اضافه ای میباشند که عبارتست از بهبود مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر شکستگی. در نتیجه آنها در مقایسه با ابزار بدون پوشش کاربیدی قادر به افزایش سرعت برش بیشتری هستند.
طیف گسترده ای از ابزار کاربیدی موجود معمولا بدان معنی است که برای رسیدن به ویژگی های بهینه ماشینکاری برای شرایط خاص آزمایش های ماشینکاری مورد نیاز میباشد.
شکل ابزار و تیزی
حفظ تیزی ابزار برش هنگام ماشینکاری فولادهای زنگ نزن ضروری است. سنگ زنی و تمیزکاری دقیق سطح برای رسیدن به زوایای دقیق و تیز سطح اهمیت زیادی دارد. این کمک می کند تا بهینه سازی موارد زیر انجام شود:
عمر ابزار
پرداخت کار، دقت و تلرانس
تولید در حین تعویض سنگ ها
و کاهش میدهد:
شکستگی ابزار
نیازهای انرژی
تیزکردن مجدد باید تا حد امکان به زودی انجام شود تا کیفیت برش رو به کاهش نرود. ماشین آلات سنگ زنی که به چرخهای مناسب مجهز شده اند، عاری از صیقل و لعاب، بمنظور سنگ زنی دستی و برای حصول دقت لازم شکل ابزار ترجیح داده میشود.
شکل صحیح ابزار برای به حداقل رساندن تشکیل براده در سطح ابزار بسیار مهم است.
همچنین تشکیل براده می تواند بدلیل افزایش قدرت مورد نیاز ماشین آلات و ضعیف بودن سطح نهایی کار باشد.
زاویه جدایش ابزار باید صاف باشد. سطوح جدایش مقعر می تواند منجر به لبه دار شدن و یا شکستگی ابزار شوند به این دلیل که محافظت از لبه برش کاهش میابد.
تا جاییکه امکان دارد، بدلیل اینکه فولادهای زنگ نزن آستنیتی در معرض چرخشهای پیچشی ممتد قرار دارد و براحتی موجب پیچ برداشتن ابزار میشود، سطوح ابزار باید با ساتانداردهای پیچشی و برشی مطابق داشته باشند. اینها به راحتی می توانند اطراف ابزار بپیچند و حذف آنها دشوار و وقت گیر میباشد. در موارد شدید ابزار گیرکرده را می توان توسط چرخش جدا کرد.
روانکاری و خنک کننده
زمانی که استنلس استیل ماشینکاری میشوند، استفاده از سیالات برش دهنده ضروری می باشد. این به خاطر اثرات ترکیبی برشهای عمیق و نرخ خوراک بالای مورد نیاز برای غلبه بر اثرات سخت شدن کار، و کم شدن هدایت حرارتی فولادهای زنگ نزن آستنیتی، که موجب محدود شدن جریان گرما به بیرون از سطح ماشینکاری شده میباشد. سطوح فولادی ضد زنگی که بیش از حد گرما دیده باشند، با ته رنگهای ناشی از گرما مشخص میشوند، و در طول ماشینکاری می توان مقاومت در برابر خوردگی را مختل کند و بنابراین باید اجتناب شود. اگر سطح دچار مشکل شد می توان از سطح برای بازگرداندن مقاومت در برابر خوردگی در بخشی نهایی استفاده کرد. گرمای بیش از حد نیز می تواند منجر به اعوجاج شود که می تواند جبران و یا تصیح آن را دشوار نماید.
روانکاری که در برش توسط مایعات بوجود می آید میتواند به کاهش فرسایش ابزار و شسته شدن براده های ماشینکاری کمک کند.
به طور کلی در سرعت برشها و نرخ جریان سیال برش بالا، خنک کاری از روانکاری مهم تر است و به طور معمول در زمان ماشینکاری فولادهای زنگ نزن از آن استفاده می شود.
هم از روغن های معدنی و هم از روغن های امولسیونی محلول در آب استفاده می شود. روغن های معدنی بیشتر در عملیات های شدید ماشینکاری با بارهای سنگین در سرعت های پایین و یا در مواردیکه در آن از ابزار HSS استفاده می شود مناسب میباشد. روغنهای امولسیونی برای ماشینکاری در سرعت های بالاتر با ابزار کاربیدی استفاده می شود.
روغن های معدنی
روغن های معدنی سولفوری شده، کلردار شده و یا sulpho-chlorinated را می توان با افزودن روغن های چرب تا ۱۰٪ برای ماشینکاری گریدهایغیر آزاد ماشینکاری استفاده نمود. پارافین برای رقیق سازی این روغن ها استفاده میشود، که نسبت روغن به پارافین برابر ۱به ۵ برای سرعت های بالا و خوراک های کم و نسبت ۱به ۱ برای سرعت های کندتر و ماشینکاری خوراک بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند.
روغن های امولسیونی
این روغن ها با آب رقیق میشوند و خنک کنندگی بهتری از روغن های معدنی که با پارافین رقیق شده است دارند. اگر روغن های امولسیون فشار بالا (EP) استفاده شود، عملیات های ماشینکاری شدیدتر بیشتری وجود خواهد داشت. این مهم است که رقیق سازی با اضافه کردن روغن به آب باشد،نه آب به روغن به طوری که شکل صحیحی از امولسیون، با خواص روغنکاری و خنک کنندگی مناسب، بدست آید.
پس از ماشینکاری همه آثار مایعات برش باید از سطح حذف شوند تا طوری که سطوح فولاد ضد زنگ می تواند دچار پدیده خود رویینگی شوند. تحت شرایط خاص رویینگی اسیدی باید در نظر گرفته شود.
منبع : اینترنت
برگردان : ایران ملد
