فولاد اتومات یا فولاد خوش تراش دسته ای از انواع فولادهاست که به علت قابلیت ماشین کاری مناسب آن، کاربرد گسترده‌ای در صنعت دارد. واحد آموزش و مشاوره گروه صنعتی مبتکران در این مقاله به کاربرد، انواع و ویژگی‌های این دسته از فولادها پرداخته است.
فولاد اتومات چیست
فولاد اتومات که با نام فولاد خوش تراش (free cutting steels) نیز شناخته میشود، به فولادهایی گفته میشود که براده و پلیسه‌های جدا شده از آنها در حین ماشینکاری ریز و کوچک باشد. این عامل باعث میشود تا قابلیت ماشینکاری فولاد بالا رفته و عمر دستگاه تراشکاری و کیفیت سطح نهایی قطعه افزایش پیدا کند. این دسته از فولادها در استاندارد DIN EN1008 و ISO 683-4 عنوان شده‌اند. نامگذاری فولاد اتومات نیز از این جهت است که ماشینکاری این سری از فولادها نیازی به دخالت انسان نداشته و به کمک دستگاه های CNC اتوماتیک می‌تواند انجام شود.
فولاد نیمه اتومات
فولادهای نیمه اتومات نیز در دسته فولادهای اتومات قرار می‌‌گیرند که این نامگذاری نیز به دلیل استفاده از دستگاه‌های CNC نیمه اتوماتیک برای تراشکاری این نوع از فولادهاست. این فولادها اغلب گوگرد بیشتری نسبت به سایر گریدهای فولاد ابزار دارند. علت این امر آن است که گوگرد با منگنز ترکیب شده و فاز نرم MnS را تشکیل می‌دهد و به این شکل باعث بهبود قابلیت ماشینکاری میشود. سرعت ماشینکاری فولادهای حاوی سرب بالاتر هم می‌رود.
انواع فولادهای اتومات
انواع فولادهای اتومات به چهار گروه اصلی تقسیم‌بندی میشوند:
- قلعدار
- پرگوگرد
- پرفسفر
- سوپر
فولادهای خوش تراش سوپر عناصر آلیاژی مثل تلوریم، سلنیم و بیسموت در ترکیب خود دارند.
عدد DIN این فولادهای اتومات پرکاربرد بر مبنای استاندارد DIN EN 10087 به شکل ۱.۰۷XX است.
آنالیز فولاد خوش تراش
فولادهای خوش تراش اغلب فولادهای ساده کربنی هستند که گوگرد (S)، سرب (Pb)، بیسموت (Bi)، سلنیوم (Se)، تلوریم (Te) یا فسفر (P) به ترکیب آنها اضافه شده است. وجود این عناصر در آنالیز فولاد خوش تراش باعث ریز شدن براده‌ها حین ماشینکاری شده و با کاهش نیروی لازم برای ماشینکاری، عمر ابزار و کیفیت سطح نهایی قطعه ماشینکاری شده را بهبود می بخشد.
به دلیل درصد بالای گوگرد و فسفر در این فولادها، استفاده از آنها برای کاربردهایی که نیاز به جوشکاری دارند توصیه نمی‌شود.
در مقاله تاثیر عناصر آلیاژی در فولاد می‌توانید به اثر هرکدام از عناصر آلیاژی بر روی فولاد پی ببرید.
ویژگی های فولاد اتومات
فولادهای خوش تراش اغلب ۱۵ تا ۲۰ درصد گرانتر از فولادهای استاندارد هستند اما مزایایی که به همراه دارند باعث میشود تا بشدت صرفه اقتصادی بالاتری داشته باشند.
یکی از ویژگی های فولادهای اتومات قابلیت ماشین کاری آن‌هاست. قابلیت ماشینکاری فولادها با سه عبارت زیر معنی میشود:
- سرعت ماشینکاری
- کیفیت سطح نهایی قطعات ماشینکاری شده
- عمر ابزاری که از آن برای ماشینکاری استفاده میشود
قابلیت ماشینکاری در فولادهای اتومات را می‌توان از نظر کیفیت سطح، شکل پلیسه، عمر ابزار، مصرف انرژی و نرخ تولید اندازه‌گیری نمود. قابلیت ماشینکاری از ویژگی‌های منحصربفرد ماده نیست؛ زیرا به معیار انتخاب شده، نوع ابزار برش، عملیات برش، شرایط برش و قدرت دستگاه ماشینکاری نیز بستگی دارد. هرچه استحکام و سختی فولاد بیشتر باشد، نیروی لازم و دمای ایجاد شده در آن بیشتر و قابلیت ماشینکاری آن کمتر است. با این حال، ترد شدن فولاد، با تسهیل براده برداری و کاهش مقدار ماده تجمع یافته در نوک ابزار تراشکاری، قابلیت ماشینکاری آن را بهبود خواهد بخشید.
برای به حداکثر رسیدن قابلیت ماشینکاری، یک سختی بهینه وجود دارد. در سختی‌های خیلی کم (پایینتر از HV 100)، فولادها بسیار نرم و انعطاف پذیر هستند و حجم زیادی از ماده بر روی لبه برش ابزار به جا خواهد ماند. در نتیجه، بهترین قابلیت ماشینکاری مربوط به فولادهایی است که نرم و شکننده هستند. از این رو، باید به این نکته توجه کرد که هدف از تولید این فولادها تنها افزایش قابلیت ماشینکاری نیست؛ بلکه این فولادها باید استحکام و چقرمگی مناسبی نیز داشته باشند. بنابراین، بهبود قابلیت ماشینکاری اغلب به قیمت از دست رفتن خواص مکانیکی فولاد تمام خواهد شد.
فولاد زنگ نزن و فولاد HSS فولادهایی هستند که نسبت به فولاد اتومات از سختی بالاتری برخوردارند.
کاربرد فولادهای اتومات
کاربرد فولادهای اتومات بیشتر برای مواردی است که در آنها سرعت ماشینکاری بالا بوده و یا حجم براده برداری زیاد در تولیدات انبوه (مانند خودروسازی و تولید لوازم خانگی) مد نظر باشد. همانطور که در بخش آنالیز به آن اشاره‌شد این فولادها در آنالیز خود دارای گوگرد و برخی عناصر دیگر از جمله بیسموت، سرب و تلوریم هستند که قابلیت ماشینکاری را بهبود می‌بخشند. فولادهای خوش تراش اغلب به شکل گرد یا نوردی بدون عملیات حرارتی به فروش می‌رسند. با این وجود، برخی از آنها را می‌توان پیش از انجام عملیات نهایی، تمپر، نرماله یا آنیل نمود.
قیمت فولاد اتومات
قیمت فولاد اتومات به عوامل گوناگونی بستگی دارد. از جمله این عوامل می‌توان کشور تولید کننده، برند، گرید، سطح مقطع و سایز اشاره نمود. بنابراین قیمت این فولادها را نمی‌توان بدون در نظر گرفتن هر کدام از عوامل ذکر شده تعیین نمود. با پر کردن فرم استعلام قیمت فولاد، می‌توانید از قیمت لحظه ای فولاد مطلع شوید.
ساخت فولاد اتومات
همانطور که پیش از این نیز به آن اشاره شد، یکی از رایج‌ترین روش‌ها برای بهبود قابلیت ماشینکاری فولادها، اضافه کردن گوگرد در ترکیب آن‌هاست. گوگرد ارزانترین ماده افزودنی برای بهبود قابلیت ماشینکاری فولادهاست و اغلب فولادهای خوش تراش تجاری حداکثر تا ۳۵/۰ درصد گوگرد در ساختار خود دارند. اثر مواد افزودنی برای بهبود قابلیت ماشینکاری به شرح زیر است:
- کاهش نیرو و انرژی لازم برای براده برداری
- ایجاد اثر روانکاری قوی در محل تماس ابزار با قطعه
- باعث ترد شدن پلیسهها و شکستن آنها به اجزای کوچکتر میشوند
- ایجاد رسوبات سولفیدی محافظ بر روی ابزارهای کاربیدی
- حجم ماده تجمع یافته در نوک ابزار کاهش یافته و پایداری آن افزایش پیدا میکند که منجر به بهبود کیفیت سطح نهایی میشود.
سرب نیز مشابه گوگرد عمل میکند. حلالیت سرب در فولاد مذاب حدود ۳/۰ درصد است، اما در حالت جامد عملاً نامحلول است و باعث تشکیل آخال‌های پراکنده در فولادهای کم گوگرد میشود. سرب به عنوان یک روانکار داخلی عمل میکند که اصطکاک را کاهش داده، باعث افزایش تردی تراشه‌ها، بهبود شکل آنها و افزایش کیفیت سطح نهایی میشود. در صورتی که دمای تراشکاری بالا باشد، رفتار فولادهای حاوی سرب مانند فولادهای بدون سرب خواهد بود. همچنین، وجود سرب باعث کروی شدن سولفیدها میشود که قابلیت ماشینکاری را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. افزودن سرب به مقدار بیش از ۳۵/۰ درصد به دلیل ایجاد جدایش در ساختار، اغلب میسر نیست.
