انتخاب فولادهای ابزار

جدول زیر می توان به عنوان راهنما در انتخاب فولاد ابزار، برای یک ابزار یا قالب استفاده نمود. در این انتخاب باید به معیارهای کاری مختلف مثلا مقاومت سایشی، استحکام در برابر ضربه، چقرمگیجدول زیر می توان به عنوان راهنما در انتخاب فولاد ابزار، برای یک ابزار یا قالب استفاده نمود. در این انتخاب باید به معیارهای کاری مختلف مثلا مقاومت سایشی، استحکام در برابر ضربه، چقرمگی، سختی سرخ، عملیات حرارتی و قابلیت ماشینکاری توجه کرد.، سختی سرخ، عملیات حرارتی و قابلیت ماشینکاری توجه کرد.

خطاهای رایج در طراحی

اهمیت طراحی درست در انتخاب فولاد ابزار و قالب برای هر کس روشن است، ابزارهایی که به درستی طراحی نشده باشند، ممکن است در عملیات حرارتی ترک بردارند و عمر کاری آنها به صفر برسد و یا ممکن است پس از شروع کار با آنها و خیلی زودتر از موعد مورد انتظار خراب شوند. اغلب قطعاتی که به هنگام عملیات حرارتی دچار شکست می شوند به درستی طراحی نشده اند. در این موارد نباید به سادگی عملیات حرارتی را مورد سرزنش قرار داد.

1 گوشه های تیز

گوشه های تیز (Sharp comers) چه گوشه های داخلی چه خارجی و همچنین قالب هایی که گوشه های تیز دارند، در در انتخاب فولاد ابزار یا قالب، نقاط تنش زا محسوب می شوند. یک عادت خوب در ماشینکاری قطعات قالب ها و ابزارها این است که همه گوشه های تیز با یک شعاع مناسب گرد شوند. در ماشینکاری گوشه های تیز، هر جا که امکان داشته باشد و مزاحمتی در عملکرد ابزار یا قالب ایجاد نشود، باید از حداکثر شعاع ممکن برای گرد کردن گوشه های استفاده نمود. |

۲ وجود قسمت های نازک در مجاورت قسمت های ضخیم

به هنگام کوئین قطعات در عملیات حرارتی، قسمت های نازک سریع تر سرد می شوند و در نتیجه زودتر از قسمت های ضخیم مجاورشان سخت خواهند شد. این پدیده باعث ایجاد تنشهای تغییر حالت (Transformation stress در ابزار شود که بعضا از استحکام نهایی فولاد نیز فراتر می روند و بنابراین در ابزار اعوجاج و یا ترک به وجود می آید. اگر لازم است ابزار با همین فرم طراحی شود با استفاده از فولادهای سخت شونده در هوا می توان این مشکل را کاهش داد. به خاطر داشته باشید که استفاده از فولادهای مقاوم در برابر شوک نیز می توان ایجاد ترک و شکست در ابزارها را به هنگام تولید کاهش داد.

۳ سوراخهای مشکل آفرین

تعیین محل سوراخ ها در یک ابزار، یکی از قسمت های مهم طراحی است. سوراخ های ته بسته، سوراخ های رزوه شده و سوراخ هایی که محل مناسبی نداشته باشند، سوراخ های مشکل آفرین هستند. سوراخ ها را باید طراحی کرد و نه فقط آنها را در محل های مختلف ابزار یا قالب قرار داد. مثلا وجود بعضی سوراخها باعث ایجاد دیواره های نازکی می شود که ممکن است به هنگام سختکاری باعث ترک و خرابی زودرس ابزار گردد. وجود سوراخها در محلهای نامناسب سبب کوئیچ و سرد شدن غیر یکنواخت قطعه خواهد شد. این پدیده مخصوصا هنگامی که قطعه در محیط مایع کوئن می شود بیشتر اتفاق می افتد. بنابراین در صورتی که نتوان چیدمان سوراخها را به صورت بهینه طراحی کرد، توصیه می شود از فولادهای سخت شونده در هوا در انتخاب فولاد ابزار استفاده گردد.

۴ نقوش حکاکی شده

ایجاد تمرکز تنش در محلهای حکاکی شده، یکی دیگر از دلایل خرابی و شکست زودرس قالب ها و ابزارها است، که هم در عملیات حرارتی و هم به هنگام تولید ممکن است مشکل آفرین شود. با حکاکی کردن سطوح قطعات، نقاط نیز ایجاد می شود. بنابراین از انجام حکاکیهای با لبه های تیز و عمیق و ردیف کردن اعداد و حروف حکاکی شده در کنار هم اجتناب نمایید. استفاده از سنبه های حکاکی با گوشه های گرد که نقوش کم عمقی بر سطح قطعه به وجود می آورد مشکلی ایجاد نمی کند.

۵ زبری سطوح

ماشینکاری خشن بر روی سطح قطعات، خطوط و تیزیهای بر جای می گذارد که باعث تمرکز تنش می شوند. ساختن و تعمیر کردن در انتخاب فولاد ابزار و قالب ها به روش های ماشینکاری، سنگ زنی، ماشینکاری با تخلیه الکتریکی و جوشکاری انجام می گیرد. برای یک قالبساز یا طراح قالب، لازم است که بداند این فرایندها چه اثراتی ممکن است بر سختی، ساختار و متالورژی فولاد داشته باشند و چگونه می توان بر مشکلات احتمالی غلبه کرد(EDM)

۶ قابلیت ماشین کاری

قابلیت ماشین کاری ( Machinability) معیاری برای سنجش آسانی پرده برداری از یک ماده است که بستگی به خواص اصلی ماده دارد و بعضی شرایط فرایند نیز بر آن تاثیر می گذارد.

خواص ماده که بر قابلیت ماشین کاری آن و در انتخاب فولاد ابزار موثر هستند عبارتند از :

سختی، استحکام کششی، ترکیب شیمیایی، ریز ساختار، میزان کار سرد که روی آن انجام شده است فرم، ابعاد و صلبیت

شرایط فرایند نیز که بر قابلیت ماشینکاری تاثیر دارند عبارتند از: سرعت برشی، عمق براده برداری، فرم هندسی ابزار برشی و دیگر پارامترهای ماشینکاری با توجه به این همه متغیر موثر در قالب ماشینکاری، ارائه ارقامی به عنوان قابلیت ماشین کاری برای یک ماده، تقریبی است و فقط برای مقایسه مواد با یکدیگر به کار می رود.

۷ ترکیب شیمیایی ماده

ترکیب شیمیایی ماده بر ساختار، خواص مکانیکی و عملیات حرارتی آن ماده موثر است و بنابراین یک عامل مهم در سنجش قابلیت ماشینکاری محسوب می شود. اگر چه تاثیر هر یک از عناصر موجود در ترکیب شیمیایی، تحت تاثیر عناصر و عوامل دیگر قرار دارد. ولی به طور کلی می توان اثرات هر یک از این عناصر را در قابلیت ماشینکاری مواد به شرح زیر برشمرد:

عناصر کاربید ساز (Carbide former) نظير کرم، تنگستن، مولیبدن و وانادیم باعث افزایش سختی ماده و کاهش قابلیت ماشینکاری آن می شود. نیکل و منگنز، که در فریت حل می شوند، باعث افزایش سختی و چقرمگی ماده شده و بنابراین قابلیت ماشینکاری را کاهش می دهند. البته این اثرات را می توان با آنيل کردن کاهش داد. آلومینیم و سیلیسیم می توانند آخالهای سخت و ساینده ای درست کنند و باعث کاهش قابلیت ماشین کاری ماده شوند، عناصر شیمیایی گوگرد، سرب، فسفر، سلنیم و تلوریم تشکیل آخالهای نرم در فولاد میدهند که قابلیت ماشین کاری را بهبود بخشند.

منبع