ما هي متطلبات أدوات معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ؟

1. حدد المعلمات الهندسية للأداة

عند تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب مراعاة هندسة الجزء القاطع للأداة عند اختيار زاوية الجرف وزاوية الرجوع. عند اختيار زاوية الجرف، ينبغي مراعاة عوامل مثل شكل قناة القطع، ووجود أو عدم وجود شطف، وزاوية ميل الشفرة (موجبة أو سالبة). بغض النظر عن نوع الأداة، يُفضل استخدام زاوية جرف أكبر عند تشكيل الفولاذ المقاوم للصدأ. زيادة زاوية الجرف تقلل من المقاومة أثناء قطع الرقائق وإزالتها. أما اختيار زاوية الخلوص فليس دقيقًا جدًا، ولكن يجب ألا تكون صغيرة جدًا. فإذا كانت صغيرة جدًا، ستؤدي إلى احتكاك شديد مع سطح قطعة العمل، مما يزيد من خشونة السطح المشكل ويسرع من تآكل الأداة. وبسبب الاحتكاك الشديد، يزداد تأثير تصلب سطح الفولاذ المقاوم للصدأ. في المقابل، يجب ألا تكون زاوية الخلوص كبيرة جدًا، لأن ذلك يقلل من زاوية إسفين الأداة، ويقلل من قوة حافة القطع، ويسرع من تآكل الأداة. بشكل عام، يجب أن تكون زاوية التخفيف أكبر بشكل مناسب مما هي عليه عند معالجة الفولاذ الكربوني العادي.

اختيار زاوية القطع: من منظور توليد الحرارة وتبديدها، يمكن لزيادة زاوية القطع أن تقلل من توليد الحرارة، وبالتالي لن ترتفع درجة حرارة القطع بشكل كبير. ولكن إذا كانت زاوية القطع كبيرة جدًا، فسيقل حجم تبديد الحرارة من طرف أداة القطع، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة القطع. في المقابل، يمكن لتقليل زاوية القطع أن يحسن من ظروف تبديد الحرارة من رأس أداة القطع، مما قد يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة القطع. ولكن إذا كانت زاوية القطع صغيرة جدًا، فسيكون تشوه القطع كبيرًا، ولن يتم تبديد الحرارة المتولدة عن القطع بسهولة. تشير التجارب إلى أن زاوية القطع التي تتراوح بين 15° و20° هي الأنسب.

عند اختيار زاوية الخلوص للتشغيل الخشن، يُشترط أن تتمتع أدوات القطع القوية بقوة عالية لحافة القطع، لذا يُنصح باختيار زاوية خلوص أصغر. أما أثناء التشطيب، فيحدث تآكل الأداة بشكل رئيسي في منطقة حافة القطع وسطح الجانب. ويؤثر احتكاك سطح الجانب بشكل أكبر على جودة السطح وتآكل الأداة في الفولاذ المقاوم للصدأ، وهو مادة قابلة للتصلب بالتشكيل. وتكون زاوية الخلوص المناسبة كما يلي: بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (أقل من 185 برينل)، تتراوح زاوية الخلوص بين 6 و8 درجات؛ أما لمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي (أكثر من 250 برينل)، فتتراوح زاوية الخلوص بين 6 و8 درجات؛ وبالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي (أقل من 250 برينل)، فتتراوح زاوية الخلوص بين 6 و10 درجات.

يُحدد اختيار زاوية ميل الشفرة اتجاه تدفق الرايش، حيث يُحدد حجمها واتجاهها اتجاه تدفق الرايش. عادةً ما تكون زاوية ميل الشفرة المناسبة بين 10° و20°. يُنصح باستخدام أدوات ذات زاوية ميل كبيرة عند التشطيب الدقيق للدائرة الخارجية، وتشكيل الثقوب بدقة، وتسوية الأسطح بدقة: حيث يُفضل استخدام زاوية ميل تتراوح بين 45° و75°.

2. اختيار مواد الأدوات

عند معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب أن يتمتع حامل الأداة بقوة وصلابة كافيتين نظرًا لقوة القطع الكبيرة لتجنب الاهتزاز والتشوه أثناء عملية القطع. يتطلب ذلك اختيار مساحة مقطع عرضي كبيرة مناسبة لحامل الأداة، واستخدام مواد ذات قوة عالية في تصنيعه، مثل استخدام الفولاذ 45 أو 50 المُقسّى والمُعالَج حراريًا.

متطلبات الجزء القاطع من الأداة: عند معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، يجب أن يتمتع الجزء القاطع من الأداة بمقاومة عالية للتآكل وأن يحافظ على أدائه في درجات حرارة مرتفعة. من المواد الشائعة الاستخدام حاليًا: الفولاذ عالي السرعة وكربيد التنجستن. نظرًا لأن الفولاذ عالي السرعة لا يحافظ على أدائه في القطع إلا عند درجات حرارة أقل من 600 درجة مئوية، فهو غير مناسب للقطع بسرعات عالية، وإنما يُستخدم فقط لمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ بسرعات منخفضة. أما كربيد التنجستن، فيتميز بمقاومة أفضل للحرارة والتآكل مقارنةً بالفولاذ عالي السرعة، لذا فإن الأدوات المصنوعة منه تُعدّ أكثر ملاءمة لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ.

ينقسم كربيد التنجستن إلى فئتين: سبيكة التنجستن-الكوبالت (YG) وسبيكة التنجستن-الكوبالت-التيتانيوم (YT). تتميز سبائك التنجستن-الكوبالت بمتانة عالية، مما يسمح باستخدام أدوات ذات زاوية قطع أكبر وحافة أكثر حدة. تتميز هذه السبائك بسهولة تشكيل الرايش أثناء عملية القطع، مما يجعل القطع سريعًا وفعالًا، كما أنه لا يلتصق بسهولة بالأداة. في هذه الحالة، يُعد استخدام سبائك التنجستن-الكوبالت أنسب لمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ. يُفضل استخدام شفرات سبائك التنجستن-الكوبالت، خاصةً في عمليات التشغيل الخشن والقطع المتقطع المصحوب باهتزازات عالية. فهي ليست بنفس صلابة وهشاشة سبائك التنجستن-الكوبالت-التيتانيوم، كما أنها ليست سهلة الشحذ، وعرضة للتشقق. تتميز سبيكة التنجستن والكوبالت والتيتانيوم بصلابة حمراء أفضل ومقاومة أكبر للتآكل من سبيكة التنجستن والكوبالت في ظروف درجات الحرارة العالية، ولكنها أكثر هشاشة، وغير مقاومة للصدمات والاهتزازات، وتستخدم بشكل عام كأداة للخراطة الدقيقة للفولاذ المقاوم للصدأ.

تعتمد كفاءة القطع لمادة الأداة على متانتها وإنتاجيتها، كما تؤثر سهولة تصنيعها على جودة تصنيعها وشحذها. يُنصح باختيار مواد أدوات ذات صلابة عالية، ومقاومة جيدة للالتصاق، ومتانة، مثل كربيد YG المُلبّد. يُفضّل تجنّب استخدام كربيد YT المُلبّد، خاصةً عند معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 1Gr18Ni9Ti. يجب تجنّب استخدام سبيكة YT الصلبة تمامًا، لأن التيتانيوم (Ti) في الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم في كربيد YT المُلبّد يُكوّنان انجذابًا قويًا، مما يُسهّل إزالة التيتانيوم من السبيكة، وبالتالي زيادة تآكل الأداة. تُشير التجارب العملية إلى أن استخدام ثلاث درجات من المواد YG532 وYG813 وYW2 لمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ يُحقق نتائج جيدة.

3. اختيار كمية القطع

من أجل كبح تكوين الحواف المتراكمة والنتوءات القشرية وتحسين جودة السطح، عند المعالجة باستخدام أدوات الكربيد الملبد، تكون كمية القطع أقل قليلاً من تلك المستخدمة في خراطة قطع العمل المصنوعة من الفولاذ الكربوني العادي، وخاصة سرعة القطع التي يجب ألا تكون عالية جدًا، حيث يوصى عمومًا بسرعة قطع Vc = 60-80 م/دقيقة، وعمق قطع ap = 4-7 مم، ومعدل تغذية f = 0.15-0.6 مم/دورة.

4. متطلبات خشونة سطح الجزء القاطع من الأداة

يُسهم تحسين تشطيب سطح الجزء القاطع من الأداة في تقليل مقاومة انحناء الرايش، وبالتالي تحسين متانة الأداة. وبالمقارنة مع معالجة الفولاذ الكربوني العادي، عند معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ، ينبغي تقليل كمية القطع بشكل مناسب لإبطاء تآكل الأداة؛ وفي الوقت نفسه، يجب اختيار سائل تبريد وتزييت مناسب لتقليل حرارة القطع وقوة القطع أثناء عملية القطع، وبالتالي إطالة عمر الأداة.