تراشکاری فولاد

تاریخچه فولاد:

اولین آهن شکل گرفته در دوره پیش از تاریخ استفاده شد که از شهاب سنگ ها بود.ذوب آهن در هزاره دوم پیش از میلاد شکل گرفت.آثاری که کشف شده از ۱۸۰۰ پیش از میلاد در هند و در مشرق ۱۵۰۰ پیش از میلاد در آناتولی- قفقاز بوده است.

مختصری از آهن :

آهن با نام شیمیاییFe : نام یک عنصر شیمیایی و در دسته فلزات قرار داده شده است. بیشترین عنصر سازنده زمین آهن می باشد.

سازنده هسته بیرونی و درونی زمین و چهارمین در پوسته زمین می باشد.

آهن با سطح صاف و براق و نقره ای و کمی خاکستری است. و ترکیب آن با اکسیژن تبدیل به اکسید آهن با رنگ قرمز یا قهوه ای می شود که به آن زنگ آهن نیز گفته می شود.

اصطلاح فولاد یا پولاد برای آلیاژهای آهن که بین ۰٫۰۰۲ درصد تا ۲٫۱ درصد وزن خود کربن دارند بکار می‌رود. خواص فولاد به درصد کربن، عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی قابل کنترل است. برای ساختن فولاد، دو روش عمده وجود دارد. روش اول استفاده از آهن اسفنجی و کوره‌های قوس الکتریکی برای ذوب آهن اسفنجی و سپس آلیاژسازی است. روش دوم استفاده از آهن خام (آهن تولید شده در فرایند احیای غیرمستقیم) و سوزاندن کربن اضافی آن است. طی این فرایند میزان کربن آهن خام از بازهٔ ۵٫۳ تا ۶ به ۲٫۰ تا ۱٫۵ درصد وزنی کاهش می‌یابد، سپس عناصر دیگر در آن افزوده می‌شوند تا ترکیب مورد نظر بدست آید.

استحکام فولاد با میزان کربن محلول به شدت افزایش می‌یابد اگرچه این افزایش استحکام با کاهش جوش پذیری و افزایش احتمال شکست ترد همراه است. استحکام فولادهای فریتی (فرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکل‌پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل‌پذیری با پایدارسازی فاز آستنیت (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چندفازی قابل بهبود است.

قابلیت ماشینکاری فولاد با توجه به المان های آلیاژی، عملیات حرارتی و پروسه های ساخت (مانند فورج، دایکست، و …) متفاوت است.

فولاد ها می توانند به گروه غیرآلیاژی، آلیاِژی پایین، آلیاژی بالا تقسیم شوند که تمام آنها بر نوع ماشینکاری آنها تاثیر می گذارد.

فولاد غیرآلیاژی

گروه بندی متریال: P1.1

فولاد غیر آلیاژی شامل کربن تا میزان ۰٫۵۵% می باشد. فولادهای با کربن پایین (کربن پاینن تر از ۰٫۲۵%) نیاز به توجه خاصی دارند که علت آن براده شکنی سخت و تمایل آنها به ایجاد لبه انباشته می باشد.

برای شکستن براده و رسیدن به حداکثر پیشروی ممکن، استفاده از اینسرت های وایپر به شدت توصیه می شود. اینسرت های گروه –LC و –WL برای فولادهای با کربن پایین بهینه شده اند.

استفاده از سرعت های برشی بالا برای جلوگیری از ایجاد لبه انباشته موثر است که البته روی کیفیت سطح تاثیر منفی می گذارد. لبه برشی تیز از ایجاد لبه انباشته و دفرمگی جلوگیری می کند. گریدهای توصیه شده برای استفاده عبارتند از GC4215  و  GC1515.

فولادهای با آلیاژ پایین

گروه بندی متریال: P1.2

قابلیت ماشینکاری برای فولادهای با آلیاژ پایین به مقدار آلیاژ و عملیات حرارتی (سختی) بستگی دارد. برای تمام متریال ها در این گروه بیشترین و متداول ترین مکانیزم خوردگی، سایش جانبی (Flank wear) می باشد.

بخاطر اینکه متریال سخت حرارت بیشتری در ناحیه برش ایجاد می کند، تغییر شکل پلاستیک نیز مکانیزم سایش معمول دیگری می باشد.

برای فولادهای با آلیاژ پایین در شرایط غیر سخت ، اولین انتخاب استفاده از گریدهای مخصوص فولاد (شکل) و اینسرت های سری PF, -PM, -PR می باشد.

در متریال سخت، گرید چدن (برای مثال سری ۳۲۰۰) در نظر گرفته می شود.

 فولاد آلیاژی بالا

گروه بندی متریال: P3.x

فولادهای با آلیاژ بالا شامل فولادهای کربنی با مقدار بیش از ۵% می باشد. این گروه شامل هردو متریال سخت و نرم می باشد(زیر ۵۰HRC). با افزایش میزان آلیاژ و سختی، قابلیت ماشینکاری کاهش می یابد.

همانند فولادهای آلیاژی پایین، اولین انتخاب گریدهای فولاد می باشد (سری های ۴۲۰۰ و ۴۳۰۰) و گریدهای هندسی (PF, -PM, -PR)  برای صافی سطح مناسب استفاده از اینسرتهای وایپر(-WF  و –WMX) توصیه می شود.

فولادها با بیش از ۵% کربن و سختی تا ۴۵۰HB، احتیاج به مقاومت بالا در برابر تغییر شکل پلاستیک و خوردگی لبه دارد که برای همین نشان می دهد چرا چدن، اغلب انتخاب مناسبی می باشد.