سیال برش معمولاً به عنوان خنک کننده نیز شناخته می شود. در فرآیند فرآوری فلز، علاوه بر عملکردهای روانکاری، خنک کننده، براده برداری و جلوگیری از زنگ زدگی، عملکردهای ضد کف، سازگار با محیط زیست و ضد باکتری نیز دارد. انتخاب سیال برش با کیفیت سطح و دقت پردازش قطعه کار مرتبط است و همچنین ارتباط نزدیکی با مواد در حال پردازش، فرآیند پردازش و مواد ابزار دارد.
1. مواد معمولی ابزار CNC
(1) فولاد سریع-
فولاد سریع-فولاد ابزار آلیاژی بالا با مقدار زیادی عناصر آلیاژی مانند تنگستن (W)، مولیبدن (Mo)، کروم (Cr) و وانادیوم (V) است. فولاد با سرعت بالا دارای سختی بالا (62HRC ~ 67HRC) و مقاومت در برابر حرارت است و همچنان می تواند در دمای برش تا 500 درجه تا 650 درجه برش دهد. فولاد سرعت بالا استحکام بالایی دارد (استحکام خمشی 2 تا 3 برابر کاربید سیمانی عمومی و 5 تا 6 برابر سرامیک) و چقرمگی خوب است و در مواردی که ضربه و لرزش دارند قابل استفاده است. می توان از آن برای پردازش طیف وسیعی از مواد مانند فلزات غیرآهنی، فولاد ساختاری، چدن و آلیاژهای{14}در دمای بالا استفاده کرد. فولاد سریع{16}}فرآوری تولید خوبی دارد و به راحتی تیز می شود. برای ساخت انواع ابزار به ویژه برای ساخت ابزارهایی با اشکال پیچیده مانند مته، براچ، ابزار شکل دهی، ابزار دنده و غیره مناسب است.
با توجه به عملکرد برش، فولاد سریع-را می توان به فولاد معمولی-سرعت بالا و فولاد{2}}با عملکرد بالا-تقسیم کرد. با توجه به فرآیند تولید، می توان آن را به ذوب-فولاد با سرعت بالا و متالورژی پودری با سرعت بالا-تقسیم کرد.
(2) کاربید سیمانی
کاربید سیمانی یک محصول متالورژی پودری است که تحت شرایط دمای بالا با استفاده از سختی بالا، کاربیدهای فلزی نسوز (WC، TiC و غیره) و چسباننده های فلزی (کروم، نیکل و غیره) با سختی بالا پخته می شود. سختی دمای اتاق کاربید سیمانی به 89HRA~93HRA می رسد و سختی آن 77HRA~85HRA در 760 درجه است. کاربید سیمانی همچنین می تواند برای برش در 800 درجه ~ 1000 درجه استفاده شود. عمر ابزار چندین تا ده ها برابر بیشتر از ابزارهای فولادی با سرعت بالا است. این می تواند مواد مختلفی از جمله فولاد سخت شده را پردازش کند. با این حال، استحکام و چقرمگی کاربید سیمانی کمتر از فولاد تند{16} است. چقرمگی ضربه آن در دمای اتاق فقط 18 تا 130 چقرمگی فولاد سریع{20}}است. بنابراین، کاربید سیمانی توانایی ضعیفی در مقاومت در برابر لرزش و ضربه برش دارد. جدول 1 چندین نوع کاربید سیمانی را نشان می دهد.
(3) ابزار سرامیکی
ابزارهای سرامیکی دارای سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و خواص مکانیکی{0}در دمای بالا هستند. میل ترکیبی کمی با فلزات دارند، به راحتی با فلزات پیوند نمیخورند و پایداری شیمیایی خوبی دارند. ابزار سرامیکی عمدتاً در برش فولاد، چدن و آلیاژهای آن و برش مواد سخت-- استفاده میشود. آنها را می توان برای برش-با سرعت-فوق العاده، برش-سرعت بالا و برش مواد سخت استفاده کرد.
(4) ابزارهای فوق سخت
مواد فوق سخت به الماس مصنوعی و نیترید بور مکعبی (CBN) و همچنین الماس پلی کریستالی (PCD) و نیترید بور مکعبی پلی کریستالی (PCBN) زینتر شده با این پودرها و چسب ها اشاره دارد.
مواد فوق سخت دارای مقاومت سایشی عالی هستند و عمدتاً در برش با سرعت بالا و پردازش مواد سخت-برش-استفاده میشوند.
انواع متداول سیالات برش
برای برآوردن نیازهای مختلف پردازش، انواع مختلفی از مایعات برش وجود دارد. با توجه به ترکیب شیمیایی و حالت آنها، آنها را می توان به دو دسته تقسیم کرد: مایعات برش مبتنی بر آب و مایعات برش مبتنی بر روغن-. سیال های برشی که عموماً با آب رقیق می شوند، مایعات برش پایه آب{4} و سیال های برشی که نیازی به رقیق شدن با آب ندارند، سیالات برش پایه روغنی- نامیده می شوند. سیالات برش پایه آب{7} عمدتاً برای خنک کاری استفاده می شوند و عملکرد روانکاری ضعیفی دارند. سیالهای برش مبتنی بر آب{9}}شامل: امولسیونهای ضد زنگ، امولسیونهای ضد زنگ، امولسیونهای روانکننده ضد زنگ، امولسیونهای فشار شدید، میکروامولسیونها و غیره. مایعات برش پایه روغن{13} عمدتاً برای روانکاری استفاده میشوند و اثرات خنککنندگی و تمیز کنندگی ضعیفی دارند. مایعات برش مبتنی بر روغن معمولاً{15}} عبارتند از: روغن معدنی خالص، روغن چرب (یا افزودنیهای روغنی) + روغن معدنی، روغن برش فشار شدید غیرفعال، روغن برش فشار شدید فعال و غیره. ترکیب و ویژگیهای کاربرد چندین سیال برش اصلی در جدول 2 نشان داده شده است.
انتخاب منطقی مایعات برش
(1) ابزار فولادی سریع-
این ماده یک فولاد آلیاژی{0}بالا بر پایه کروم، نیکل، تنگستن، مولیبدن، وانادیم است (بعضی از آنها حاوی آلومینیوم هستند). مقاومت حرارتی آنها به طور قابل توجهی بالاتر از فولاد ابزار است و حداکثر دمای مجاز می تواند به 600 درجه برسد. در مقایسه با سایر فلزات و سرامیکهای مقاوم در برابر حرارت،-فولاد با سرعت بالا دارای یک سری مزایا است، به ویژه چقرمگی بالاتر، مناسب برای قطعات کار با اشکال هندسی پیچیده و پردازش مداوم برش، و فولاد با سرعت بالا قابلیت ماشینکاری خوبی دارد و به راحتی از نظر قیمت قابل قبول است.
به دلیل سختی قرمز ضعیف ابزارهای فولادی سریع-، در حین استفاده به مایع برش نیاز است. هنگام برش در سرعت های پایین و متوسط، توصیه می شود از مایع برش یا امولسیون بر پایه روغن- استفاده کنید. هنگام برش با سرعت بالا، به دلیل تولید حرارت بالا، استفاده از مایع برش پایه آب{4} مناسب است. اگر از مایع برش پایه روغن{6} استفاده شود، غبار روغن بیشتری تولید میشود که محیط را آلوده میکند و به راحتی میتواند باعث سوختگی قطعه کار، کاهش کیفیت پردازش و افزایش سایش ابزار شود. علاوه بر این، برای کاهش اصطکاک، بهبود کیفیت و دقت سطح و افزایش عمر ابزار، توصیه میشود از محلول آبی با فشار شدید یا امولسیون فشار شدید برای پردازش خشن، و امولسیون فشار شدید یا روغن برش فشار شدید برای پردازش خوب استفاده کنید.
(2) ابزار کاربید سیمانی
کاربید سیمانی از کاربید تنگستن (WC)، کاربید تیتانیوم (TiC)، کاربید تانتالم (TaC) و 5 تا 10 درصد کبالت تشکیل شده است. سختی آن بسیار بیشتر از فولاد تند-است. حداکثر دمای کاری مجاز می تواند به 1000 درجه برسد. مقاومت در برابر سایش عالی دارد و می تواند چسبندگی بین تراشه ها را هنگام پردازش مواد فولادی کاهش دهد.
با توجه به سختی قرمز خوب ابزار کاربید سیمانی، هنگام پردازش مواد عمومی، برش خشک به طور کلی بدون افزودن مایع برش اتخاذ می شود. با این حال، در هنگام برش خشک، افزایش دمای قطعه کار زیاد است، که باعث می شود قطعه کار مستعد تغییر شکل حرارتی باشد و بر دقت پردازش قطعه کار تأثیر می گذارد. علاوه بر این، هنگام برش بدون روان کننده، مقاومت برش زیاد است که مصرف برق را افزایش می دهد و سایش ابزار را تسریع می کند. ابزارهای کاربید سیمانی گران هستند، بنابراین از نظر اقتصادی، برش خشک مقرون به صرفه نیست-.
هنگام انتخاب سیال برش باید حساسیت کاربید سیمانی به گرمای ناگهانی را در نظر گرفت و ابزار را تا حد امکان به طور یکنواخت گرم کرد در غیر این صورت باعث خرد شدن می شود. به طور کلی، مایعات برش مبتنی بر روغن، هدایت حرارتی ضعیفی دارند و نسبت به مایعات برش مبتنی بر آب، کمتر احتمال دارد که باعث خنک شدن ناگهانی ابزار شوند. بنابراین، معمولاً از مایعات برش مبتنی بر روغن- حاوی مواد افزودنی ضد سایش استفاده میشود. هنگام استفاده از مایعات برش برای برش، خنک کردن یکنواخت ابزار بسیار مهم است. بهتر است قبل از شروع برش، ابزار را از قبل سرد کنید. برای برش با سرعت بالا، باید از جریان زیادی از مایع برش برای پاشیدن ناحیه برش استفاده شود تا از گرم شدن ناهموار ابزار و بریدگی تیغه جلوگیری شود. این همچنین می تواند آلودگی دود نفت ناشی از تبخیر ناشی از دمای بیش از حد را کاهش دهد.
(3) ابزار برش سرامیک
این ماده از آلومینا، فلز و کاربید ساخته شده است که در دمای بالا پخته شده اند. مقاومت در برابر سایش در دمای بالا بهتر از کاربید سیمانی است، بنابراین معمولاً از برش خشک استفاده می شود. با در نظر گرفتن خنک کننده یکنواخت و اجتناب از دمای بیش از حد، اغلب از مایعات برش مبتنی بر آب{3} استفاده می شود، اما بهتر است به طور مداوم و کامل بدون وقفه ریخته شود.
(4) ابزار برش الماس
سختی فوق العاده بالایی دارد و عموما برای برش خشک استفاده می شود. برای جلوگیری از دمای بیش از حد، مانند مواد سرامیکی، در بسیاری از موارد از مایعات برش مبتنی بر آب{1} استفاده می شود.
نتیجه گیری
انتخاب منطقی سیال برش با توجه به مواد مختلف ابزار نه تنها می تواند کیفیت سطح و دقت ماشینکاری قطعه کار را بهبود بخشد، بلکه باعث کاهش تغییر شکل حرارتی قطعه کار و سایش ابزار، بهبود دوام ابزار، کاهش هزینه های تولید و بهبود راندمان تولید می شود. بنابراین در تولید باید به آن توجه شود.
