فولاد خوش ‌تراش

با سلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز هم با یک مطلب آموزشی دیگر در خدمت شما هستیم. فولاد خوش ‌تراش (Sharp steel) یکی از انواع فولادهای کم‌کربن است که به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، قابلیت ماشین‌ کاری بسیار بالایی دارد.

فولاد خوش ‌تراش با افزودن عناصری مانند گوگرد، فسفر و سرب، امکان تولید قطعات دقیق را با سرعت و کیفیت بالا فراهم می‌کند. صنایع خودروسازی، پزشکی و مهندسی دقیق از جمله صنایعی هستند که از این فولاد برای تولید قطعاتی مانند پیچ و مهره، شفت‌ها و چرخ‌دنده‌ها استفاده می‌کنند.

در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها، انواع، مزایا و معایب این فولاد پرداخته و کاربردهای آن را در صنایع مختلف مورد بررسی قرار می‌دهیم.

فولاد خوش ‌تراش چیست؟

فولاد خوش ‌تراش یا فولاد اتومات، نوعی فولاد کم‌کربن است که به‌طور ویژه برای بهبود قابلیت ماشین‌کاری طراحی شده است. این فولاد با افزودن عناصری مانند

• گوگرد
• فسفر
• سرب
• بیسموت

به ترکیب شیمیایی خود، باعث ایجاد براده‌های ریز و منظم در حین تراشکاری می‌شود که این ویژگی منجر به افزایش سرعت و دقت در فرآیند تولید قطعات می‌گردد.

با این حال حضور این عناصر می‌تواند منجر به کاهش خواص مکانیکی و افزایش شکنندگی فولاد شود. به‌دلیل قابلیت ماشین‌کاری بالا، از فولاد خوش ‌تراش در تولید قطعاتی با دقت ابعادی بالا مانند

• شفت‌ها
• پیچ و مهره‌ها
• چرخ‌دنده‌ها
• اتصالات
• لوازم جراحی
• دندان‌پزشکی

استفاده می‌شود.

فولاد خوش ‌تراش به‌دلیل تردی و شکنندگی، برای فرآیندهای آهنگری و نورد گرم مناسب نیستند و همچنین به‌دلیل حضور گوگرد و فسفر، قابلیت جوشکاری محدودی دارند. در ایران انواع مختلفی از فولادهای خوش‌تراش با استاندارد DIN مورد استفاده قرار می‌گیرند که هر کدام با ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی خاص خود، در صنایع مختلف به‌کار می‌روند.

انواع فولاد خوش ‌تراش

گریدهای 11SMnPb30، 14SMnPb و 11SMn30 به دلیل ترکیب شیمیایی خاص خود، در صنایع مختلف برای تولید قطعات با دقت بالا و ماشین‌کاری آسان مورد استفاده قرار می‌گیرند. در ادامه به معرفی این گریدها می‌پردازیم:

11SMnPb30

این فولاد اتوماتیک که با مشخصه 1.0718 شناخته می‌شود با افزودن سرب به ترکیب شیمیایی خود، ماشین‌کاری را تسهیل می‌کند. ترکیب شیمیایی آن شامل حداکثر

• 0.14٪ کربن
• 0.05٪ سیلیسیم
• 0.90-1.30٪ منگنز
• حداکثر 0.11٪ فسفر
• 0.27-0.33٪ گوگرد
• 0.20-0.35٪ سرب

است. این ترکیب منجر به بهبود قابلیت برش و تولید براده‌های کوتاه و منظم می‌شود. این فولاد در تولید انبوه قطعاتی مانند اتصالات و اجزای خودرو استفاده می‌شود.

14SMnPb

این گرید یک فولاد اتوماتیک است که با افزودن سرب و گوگرد، قابلیت ماشین‌کاری را بهبود می‌بخشد. این ترکیب باعث کاهش سایش ابزارهای برشی و افزایش سرعت تولید می‌شود. این فولاد در تولید قطعاتی که نیاز به دقت بالا و ماشین‌کاری سریع دارند مانند قطعات خودرو و ماشین‌آلات صنعتی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

11SMn30

مشخصه این فولاد اتوماتیک 1.0715 است که با ترکیب شیمیایی شامل

• حداکثر 0.14٪ کربن
• 0.05٪ سیلیسیم
• 0.90-1.30٪ منگنز
• حداکثر 0.11٪ فسفر
• 0.27-0.33٪ گوگرد

بدون افزودن سرب تولید می‌شود. این فولاد دارای قابلیت ماشین‌کاری خوب و تولید براده‌های کوتاه است. از این گرید در تولید قطعاتی مانند اتصالات و اجزای ماشین‌آلات استفاده می‌شود.

ویژگی‌های فولاد خوش ‌تراش

فولاد خوش ‌تراش از ویژگی‌های کاربردی و منحصربه‌فردی برخوردارند که عبارتند از:

• قابلیت ماشین‌کاری بالا به دلیل وجود عناصر آلیاژی مانند گوگرد و سرب که به راحتی تراشیده می‌شوند و براده‌های کوتاه و منظمی تولید می‌کنند.
• کاهش سایش ابزارهای برشی به‌طوری که مواد افزودنی موجود در فولاد خوش ‌تراش، باعث کاهش اصطکاک بین ابزار برش و سطح فلز می‌شود که همین امر عمر ابزارها را افزایش می‌دهد.
• کیفیت سطح عالی این فولادها به گونه‌ای است که سطح نهایی قطعات تولیدشده با فولاد اتومات، صاف و بدون زبری بوده و نیاز به پرداخت‌کاری کمتری دارد.
• کاهش زمان تولید با استفاده از سرعت ماشین‌کاری بالا که باعث افزایش راندمان و کاهش هزینه‌های تولید در صنایع مختلف می‌شود.
• مقاومت کم در برابر ضربه به دلیل وجود عناصر شکننده مانند فسفر و گوگرد که استحکام ضربه‌ای پایین‌تری نسبت به فولادهای معمولی دارند.
• قابلیت جوشکاری محدود به دلیل داشتن ترکیب شیمیایی خاص.
• عدم مناسب‌بودن برای آهنگری و نورد گرم به علت شکنندگی بالا.
• کاربرد گسترده در صنایع دقیق مانند تولید قطعاتی همچون پیچ و مهره، شفت‌ها، چرخ‌دنده‌ها و ابزارهای پزشکی.

کاربرد فولاد خوش ‌تراش

از فولاد خوش ‌تراش در صنایع مختلف برای تولید قطعات با دقت بالا و ماشین‌کاری آسان استفاده می‌شود. این فولادها با ترکیب شیمیایی خاص، قابلیت ماشین‌کاری عالی و انعطاف‌پذیری بالایی دارند. در ادامه به معرفی مهمترین کاربردهای آن‌ها می‌پردازیم:

• به دلیل دقت ابعادی بالا و کیفیت سطحی مناسب، در ساخت انواع پیچ و مهره‌های صنعتی به کار می‌رود.
• در صنعت خودروسازی برای ساخت قطعاتی مانند شفت‌ها، چرخ‌دنده‌ها و اتصالات که نیاز به ماشین‌کاری دقیق دارند، از این نوع فولاد استفاده می‌شود.
• به دلیل قابلیت ماشین‌کاری بالا و دقت در تولید، در ساخت ابزارهای جراحی و دندانپزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• قطعاتی از ماشین‌آلات کشاورزی که نیاز به دقت و استحکام دارند، با استفاده از این فولاد تولید می‌شوند.
• استفاده در صنایع هیدرولیک و نظامی برای ساخت اتصالات و قطعاتی که نیاز به دقت بالا و ماشین‌کاری دقیق دارند.
• این فولادها در تولید ورق‌ها و مفتول‌های با کیفیت بالا که در صنایع مختلف کاربرد دارند، استفاده می‌شوند.

مزایا و معایب فولاد خوش ‌تراش

فولاد خوش ‌تراش همچون سایر محصولات فلزی و غیرفلزی دارای مزایا و معایبی هستند که شامل موارد زیر می‌باشند:

مزایا:

• به دلیل وجود عناصر آلیاژی مانند گوگرد و سرب، قابلیت برش‌پذیری بالایی دارد.
• کاهش اصطکاک و تولید براده‌های کوتاه، زمان ماشین‌کاری را کاهش می‌دهد.
• قطعات تولیدشده دارای سطح صاف و یکنواخت هستند که نیاز به پرداخت‌کاری را کاهش می‌دهد.
• کاهش نیروی برش باعث افزایش طول عمر ابزارهای تراشکاری می‌شود.
• برای تولید قطعات دقیق و حساس در صنایع خودروسازی، پزشکی و مهندسی ایده‌آل است.

معایب:

• به دلیل وجود گوگرد و فسفر، استحکام ضربه‌ای پایین‌تری دارد.
• به دلیل حضور عناصر آلیاژی خاص، جوش‌پذیری آن کاهش یافته و نیاز به روش‌های خاص دارد.
• این فولادها برای کاربردهایی که نیاز به استحکام بالا دارند، مناسب نیستند.
• سخت‌کاری این فولادها به دلیل ترکیب شیمیایی آن‌ها دشوارتر است.
• به علت شکنندگی بالا، در فرآیندهای فرم‌دهی گرم عملکرد ضعیفی دارد.

جمع‌ بندی

فولاد خوش ‌تراش به دلیل قابلیت ماشین‌کاری عالی، سرعت بالای تولید و کیفیت سطحی مناسب، در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، پزشکی و تولید قطعات دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال محدودیت‌هایی مانند شکنندگی بالا، قابلیت جوشکاری ضعیف و عدم مقاومت در برابر ضربه، استفاده از آن را به کاربردهای خاصی محدود کرده است.

به طور کلی فولاد خوش ‌تراش گزینه‌ای ایده‌آل برای تولید انبوه قطعاتی است که نیاز به دقت بالا و ماشین‌کاری سریع دارند، اما برای مواردی که نیاز به استحکام بالا و انعطاف‌پذیری بیشتر دارند باید به سراغ آلیاژهای دیگری رفت.