الماس تراشکاری از مهمترین اجزای ماشینکاری صنعتی هستند که در عملیات تراش، فرز، روینگ، شیارزنی و … استفاده میشوند. انتخاب گرید و نوع مناسب اینسرت از نظر جنس قطعهکار (مثلاً فولاد یا چدن) تاثیر مستقیم بر کیفیت سطح، عمر ابزار و بهره وری تولید دارد.
۱. مواد اولیه ساخت الماس تراشکاری— مهمترین ویژگیها
الماس های تراشکاری معمولاً از WC-Co (کارباید تنگستن و کبالت) ساخته میشوند.
WC (کارباید تنگستن): باعث افزایش سختی و مقاومت به سایش ابزار میشود.
Co (کبالت): نقش «بایندر» دارد و باعث بهبود چقرمگی و مقاومت ضربهای میگردد.
هریک از گریدها با نسبتهای متفاوت WC و Co ساخته میشوند و این نسبت، سختی، مقاومت در برابر ضربه و ساییدگی ابزار را تعیین میکند.
۲. استانداردها و گریدهای مرتبط با فولاد و چدن
در استانداردهای جهانی (مثل ISO)، ابزارها برای ماشینکاری گروه های مختلف مواد نامگذاری میشوند:
P-Grade (Steel / فولاد)
مخصوص فولادهای کربنی و آلیاژی
ابزارهایی با مقاومت به سایش بالا و مناسب برای سرعتهای بالا
معمولاً پوششهای TiAlN برای مقاومت بهتر در دماهای بالا استفاده میشوند.
K-Grade (Cast Iron / چدن)
مخصوص چدن (Cast Iron)
گریدهای K10 تا K30 معمولاً برای چدن طراحی میشوند
دارای مقاومت سایش بالا و هندسهای که برای کنترل برادههای خشن چدن بهتر عمل میکند.
این طبقهبندی به تکنسینها کمک میکند تا گرید مناسب را بر اساس جنس قطعه انتخاب کنند.
۳. تفاوت علمی فولاد و چدن در ماشینکاری
فولاد
فولاد متشکل از آهن با درصدهای متفاوت کربن و عناصر آلیاژی است که به آن مقاومت کششی بالا میدهد. در ماشینکاری، ابزار باید مقاومت سایشی و پایداری در برابر حرارت بالا را داشته باشد.
چدن
چدن بسیار سخت و شکننده تر از فولاد است و دارای ساختار گرافیتی است. این ساختار باعث میشود که هنگام برش، برادههای خشن و شکسته ایجاد شود که ابزار باید مقاومت سایش بسیار بالا داشته باشد تا در برابر سایش ناشی از گرافیت مقاومت کند.
۴. مشخصات ابزارهای کارباید برای فولاد در برابر چدن
اینسرتهای مخصوص فولاد
برای فولاد، ابزار باید توازن بین سختی و چقرمگی داشته باشد تا هم در برابر سایش مقاومت کند و هم در اثر فشار و حرارت دچار شکست نشود.
ویژگیها:
پوششهای مقاوم به حرارت مثل TiAlN / AlCrN
سختی بین 1500 تا 1700 HV
مناسب برای سرعتهای بالای برش
کنترل گرما و توزیع نیروی برشی بهینه
گریدهای P10، P20، P30 از جمله رایجترین گریدها برای فولاد هستند.
کاربردها:
تولید قطعات خودرو، ماشینسازی، قطعات صنعتی فولادی، شافتها و قطعات پیچیده.
اینسرتهای مخصوص چدن
چدن بهصورت طبیعی سخت و سایشی است، بنابراین ابزار باید سختی بسیار بالا و مقاومت سایش عالی داشته باشد.
ویژگیها:
گریدهای K10، K20 و K30 که طراحیشده برای مقابله با سایش ناشی از گرافیت
پوششهایی با مقاومت بالا در برابر سایش و اکسیداسیون حرارتی
هندسهٔ ابزار معمولاً بهگونهای است که برادههای خشن را راحتتر خرد و خارج کند.
کاربردها:
تراش چدن خاکستری، چدن نشکن، چدن با گرافیت کمپاکت، حتی در قطعاتی که دارای شیارها و پیچیدگی هستند.
۵. نحوهٔ انتخاب و استفاده از اینسرتها
برای فولاد:
انتخاب گرید متعادل بین سختی و چقرمگی
پوشش مقاوم به حرارت برای جلوگیری از سایش سریع
زاویههای مثبت برای کاهش نیروی برش و بهبود عمر ابزار
سرعت و پیشروی مناسب بر اساس سختی فولاد.
برای چدن:
ابزارهایی با سختی و مقاومت سایش بیشتر در برابر ذرات گرافیتی
هندسهٔ مناسب برای برادههای خشن و تکهتکه
در شرایط چدنهای شکننده بهتر است از زاویهٔ کمتر مثبت یا حتی منفی استفاده شود تا لبهٔ برشی پایدارتر باشد.
۶. مزایا و محدودیتها
مزایای ابزار فولاد
تعادل بین سختی و چقرمگی
مناسب سرعتهای بالاتر
عمر ابزار بهتر در ماشینکاریهای سریع
انتخاب گسترده گریدها برای شرایط مختلف.
مزایای ابزار چدن
مقاومت سایشی بسیار بالا
عملکرد بهتر در برشهای تکهای یا نیمهمنقطع
عمر ابزار طولانیتر در مواجهه با گرافیتهای سخت چدن.
محدودیتها:
ابزارهای فولاد اگر در چدن استفاده شوند، سریعتر ساییده میشوند و عمر کوتاهتری دارند
ابزارهای چدن در فولاد ممکن است چقرمگی کافی برای مقابله با ضربات حرارتی و تداوم برش را نداشته باشند.
جمعبندی
اینسرتهای کارباید مخصوص فولاد برای ماشینکاری با سرعت بالا و ترکیب مناسب سختی و چقرمگی طراحی میشوند و مناسب قطعات فولادی عادی و آلیاژی هستند.
اینسرتهای مخصوص چدن دارای سختی بسیار بالا و مقاومت سایشی بیشتر هستند و در مقابل ساختار شکننده و گرافیتدار چدن عملکرد بهتری دارند.
انتخاب صحیح گرید، هندسه و پوشش بر اساس نوع متریال و شرایط برش باعث عمر ابزار بالاتر، کاهش هزینهها و کیفیت بهتر سطح ماشینکاری میشود.
منابع
Ultimate Guide to Carbide Tool Inserts (Grades & Applications) – CarbideProvider article overview with composition and hardness grades.
How to Determine the Best Carbide Inserts for Your Machining Operations – ESToolCarbide machining tips by material type.
Complete Application of Carbide Inserts – Huana Tools overview of insert selection for materials including cast iron and steel.
Types of Carbide Inserts & Grades – WAT Cutting Tools machine tool guide.
How to Choose Carbide Inserts for Steel & Cast Iron – Guesstools machining guide.
