کورونایت
کورونایت یک ماده جدید برای ابزارهای برشی است که دارای چقرمگی فولادهای تندبر و مقاومت سایشی سمنتد کارباید است.این خواص به فرزهای انگشتی کورونایت اجازه می دهد با سرعتهای بالاتری ماشینکاری کنند و با بهبودهای آتی عمر ابزار، میزان قابلیت اعتماد و صافی سطح بهتری نیز حاصل خواهد شد.این یک نوع ابزار برشی است که اساسا برای ماشینکاری فولاد توسعه یافته اما نمایش خوبی در ماشینکاری تیتانیم و سایر آلیاژهای سبک نیز نشان داده است..
- کورونایت شکاف کاربردی موجود بین سمنتد کارباید تندبر را پر می کند و همچنین قادر به افزایش تولید و بهره وری از وسایلی است که معمولا از فولاد تندبر ساخته می شوند.
محدوده فعلی از ابزارهای برشی اکثرا به فرزهای انگشتی(Endmills)ختم می شود که برای عملیاتی چون ایجاد شیارها،
حفره ها(Pockets)و پروفلیها در مرحله خشن کاری تا پرداخت به کار می روند.این ابزارها جایگزین بسیار مناسبی برای فولادهای تندبر هستند و برای اکثر مواد قطعه کارها مناسب می باشند.کلیه خواص این ماده جدید، کورونایت ، در اندازه دانه بندی و روش پیشرفته تولید و مدیریت دانه های بسیار ظریف تیتانیم نیتراید است.این دانه ها دارای اندازه ای حدود 0.1 میکرون هستند (مقایسه کنید با ذرات پودر تنگستن کارباید که بین 1 تا 10 میکرون اندازه دارند.)روش خاصی که در تولید این ماده به کار می رود به این ترتیب است که ذرات ریز TiN در یک شبکه فولادی عملیات حرارتی می شوند تا 60%-35% ظرفیت حجمی ماده را اشغال کنند .به این ترتیب نسبت ذرات سخت در کرونایت بیشتر از مقدار ممکن در فولاد تندبر و کمتر از حد موجود در سمنتد کارباید است.
- این گروه جدید مواد با دانه های بسیار ریز از اجزاء سخت ، یک ماده سخت به شمار می رود.این ماده دارای خواصی است که بیشتر به سمنتد کاربایدهای متعارف نزدیکتر است تا به فولادهای تندبر، گرچه روش تولید آن را می توان یک نوع تکنولوژی ذرات فلز به شمار آورد.این ماده از یک نوع است که دارای 50% مواد سخت می باشد.
- خواص کورونایت در یک محدوده وسیعی بین سمنتد کاربایدها و فولاد تندبر تعریف می شود.این خواص می تواند با تعییر اجزاء آلیاژی و به خصوص میزان کربن تغییر نماید.عملیات حرارتی نیز باعث تغییر این خواص خواهد شد.اما منحنی های انتقال فاز که باید برای شبکه فولادی به کار رودرا نمی توان در اینجا یافت زیرا میزان ذرات ریز TiN بالاست که باعث ایجاد محدوده فازی وسیع و طول کوتاه مسیر آزاد میانی در فاز نگهدارنده(Binder ) می شود.
مسئله تعیین کننده در خواص برجسته کورونایت که سختی بالایی را ایجاد می کند، ظریف بودن اندازه ذرات است. اما چرا ذرات بسیار ریز خیلی بهتر هستند؟در میان دلایل متعدد می توان به این موضوعات اشاره کرد که تیز کردن یک لبه برنده با ساختار ذرات ریز آسانتر ست، لبه در برابر سایش مقاومت بیشتری نشان می دهد و لبه حتی در زمان ساییده شدن نیز تیزی خود را حفظ می کند.این لبه ها خودشان تیز می شوند و این خصوصیتی است که نه در فولاد تندبر و نه در سمنتد کاربایدها وجود دارد.همچنین اندازه ظریفتر دانه ها به این معناست که سطح ماشینکاری شده، ظریف تر خواهد بود.
ترکیب دانه های ظریفی که حجم عمده ای از ماده را اشغال کرده اند به این معناست که ذرات و تبع آنها مقاومت سایشی در کل ماده حضور دارد و نقطه ضعفی مشاهده نمی شود.هیچ سمنتد کاربایدی وجود ندارد که به اندازه کورونایت دارای مواد سخت باشد.یک دانه در فولاد تندبر معادل بیش از 1000 دانه در کورونایت است و به علاوه در کورونایت مواد سخت دارای حجمی بیش از دوبرابر حجم مواد سخت در فولاد تندبر هستند.
TiN که ماده سخت غالب در کورونایت است از نظر شیمیایی یک ماده پایدار محسوب می شود.این بدان معناست که سایش حفره ای و تمایل به چسبندگی بسیار پایین است.همچنین می توان نتیجه گرفت که لبه برنده از جنس کورونایت و ماشینکاری شده ، یک سطح صاف را ایجاد خواهند کرد.
فرآیند تولید از روشهای ترکیب کردن و روکش کاری پیشرفته ای بهره می گیرد.باید گفت که فرزهای انگشتی،به استثناء فرزهای سرکروی(Ballnose)، از کورونایت صلب(یکپارچه)ساخته نمی شوند.به جای آن این ابزارها دارای سه بخش خواهند بود:
1. یک هسته فولادی
2. یک لایه از کورونایت که حدو 15% از قطررا در بر می گیرد.
3. یک روکش از جنس TiCN یا TiN که دارای حدود 2 میکرون ضخامت است و به روش PVD انجام گرفته است.
هسته فولادی که در فرزهای انگشتی با توانایی نفوذ محوری (Drilling endmills) از جنس HSS و در سایر فرزهای انگشتی از جنس فولاد فنر می باشد، آنها را نسبتا چقرمه ساخته است. کاربرد روکشی از جنس TiCN یا TiN با روشPVD روی ابزارهای برشی امروزه یک عمل نسبتا متداول محسوب می شود اما در مورد کورونایت این موضوع کمی فرق خواهد کرد.کورونایت دارای 50% تیتانیم نیتراید است و در نتیجه یک اتصال بسیار قوی بین زیرلایه و روکش ایجاد می شود که خطر پوسته کردن را کاهش می دهد.به علاوه باید به این حقیقت نیز توجه نمود که توزیع TiN در ماده بسیار یکنواخت است.بنابراین ضریب انبساط گرمایی در روکش و زیر لایه تقریبا یکسان خواهد بود.
لایه TiCN مقاومت سایشی بیشتری به سطح آزاد لبه برنده خواهد داد و به این ترتیب مقاومت سایشی سطح جانبی ابزار بیشتر خواهد شد.از دیدگاه جنس ابزار ، کورونایت دارای مقاومت بالایی در مقابل سایش حفره ای یک ابزار می باشد .به این دلیل با تیزکاری مجدد سطوح براده کورونایت یک ابزار جدید به دست می آید بدون اینکه احتیاجی به روکش کردن مجدد باشد.
تولید کورونایت از طریق یک روش منحصر به فرد انجام می شود.پودر اصلی از طریق افزودن نیتروژن در یک کوره دو محفظه ای به دست می آید.این فرآیند در دمای نسبتا پایینی انجام می شود.در نتیجه پودر ذوب نخواهد شد.
هسته از جنس فولاد تندبر یا فولاد فنر با پودر کورونایت پوشانده می شود و سپس پرس می شود تا تبدیل به یک بدنه شکننده اما یک تکه شود.این مجموعه تا چگالی مورد نظر فشرده می شود و این عمل از طریق اکستروژن داغ در دمای بالاتر از هزار درجه صورت می گیرد تا پایداری ماده حفظ گردد.میله به دست آمده ماده خاصی جهت ساخت ابزار برشی کورونایت خواهد بود.بعد از این مرحله روکش کاری با لایه ای از تیتانیم کربو نیتراید یا تیتانیم نیتراید انجام خواهد شد.
- خواص کورونایت نسبت به فولاد تندبر و حتی سمنتد کارباید برای محدوده کاری خودش دارای مزایای زیر است:چقرمگی و مقاومت خمشی مشابه فولاد تندبر و بهتر از سمنتد کارباید، سفتی که توسط مدول یانگ تعریف می شود از مقادیر بالای سمنتد کارباید کمتر ولی از فولاد تندبر بالاتر است،گرم سختی به طور مشخصی بالاتر از فولاد تندبر است، چسبندگی ماده قطعه کار به لبه برنده ابزار در مقایسه با هردو ابزار نسبتا پایین تر است،مقاومت در برابر سایش حفره ای و دیواره جانبی ابزار از HSS بهتر است و توانایی تولید سطوح با کیفیت بالا از هردو ابزار بهتر است.سایش متوازن و قدرت تیز نگه داشتن لبه برنده نیز از هر دو ابزار بهتر است.
متن فوق از جلد اول کتاب مرجع کامل راهنمای علمی"ابزارهای برشی مدرن" ترجمه آقای مهندس سید جلال حقی می باشد.
وبلاگ همه چیز درباره نیروگاه وبلاگی تخصصی درباره نیروگاه است که به صورت تخصصی به مطالب مرتبط با نیروگاه اعم از مکانیک, ابزاردقیق والکتریک میپردازد