مته‌ها و انواع آن
مته ها یکی از نواع رایج ابزار برش هستند که برای ایجاد سوراخ‌هایی با سطح مقطع دایره‌ای در اجسام از طریق حذف مواد اضافی استفاده می‌شوند، مته ها در اندازه‌های مختلف برای نیازهای مختلف وجود دارند. در ادامه به معرفی برخی مته های پرکاربرد می پردازیم:
مته فولاد کربنی
فولاد کم کربن: این ارزان‌ترین گزینه برای ساخت مته است، مته‌های فولادی کم کربن معمولاً برای حفاری چوب نرم و برخی پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند و برای افزایش طول عمر نیاز به تیز کردن دارند.
فولاد با کربن بالا: بهتر از فولاد کم کربن هستند، مته فولادی با کربن بالا می تواند شکل و کارایی خود را طولانی تر نگه دارد، بنابراین می توان از آن برای برش مواد قوی تر مانند چوب سخت و فلزات نرم استفاده کرد.
مته با پوشش تیتانیوم
مته با روکش تیتانیوم به دلیل مقاومت در برابر خوردگی بالا، حد خستگی خوب، وزن نسبتا سبک و عمر طولانی تر، برای تولید انبوه مناسب است. رایج ترین انواع پوشش های تیتانیوم نیترید تیتانیوم، تیتانیوم آلومینیوم نیترید و تیتانیوم کربن نیترید (TiCN) هستند. TiAN و TiCN برتر از TiN هستند زیرا می توانند طول عمر را تا حد قابل توجهی افزایش دهند. عیب پوشش مته این است که وقتی ابزار ناصاف شد، نمی توان آن را تیز کرد.
مته کبالت
کبالت نوع دیگری از پوشش برای مته است، مته کبالت برای برش موادی استفاده می شود که HSS نمی تواند مانند فولاد ضد زنگ و سایر مواد سخت. این نوع مته سختی را در دماهای بسیار بالاتر از HSS حفظ می کند. اما کبالت یک پوشش بسیار شکننده است.
مته با نوک کاربید
مته با نوک کاربید بسیار سخت است، گرما را به راحتی دفع می کند و می تواند لبه را طولانی تر از سایر مته ها نگه دارد. مشابه مته کبالت، بسیار شکننده است و ممکن است در استفاده نادرست شکسته شود. مته های کاربید برای حفاری پلاستیک تقویت شده با فایبرگلاس و فلزات سنگین غیر آهنی قابل استفاده هستند.
مته فولاد تندبر (HSS)
در مقایسه با مته‌های فولاد کربنی، مته HSS (مته خشکه هوایی) در حال حاضر انتخاب محبوب‌تری در بازار است. HSS نوع خاصی از فولاد کربنی است که حفظ یکپارچگی ساختاری در دمای بالا را نشان می دهد. علاوه بر این، مته فولادی با سرعت بالا دارای مقاومت سایش و سختی بالاتری است، همچنین می تواند در دمای معمولی به خوبی کار کند. مته های HSS برای اکثر فرآیندهای حفاری چوب و فلز از جمله حفاری CNC مناسب هستند. مته های HSS برای حفاری آهن، فولاد و سایر فلزات مانند برنج، مس و آلیاژ آلومینیوم مناسب هستند. نیترید تیتانیوم و انواع دیگر پوشش ها را می توان بر روی ابزار HSS برای افزایش روانکاری و کاهش اصطکاک اعمال کرد. به عنوان مثال، فولاد سرعت بالا مولیبدنی (AISI M2) پرمصرف ترین HSS صنعتی است. طبق سیستم طبقه بندی AISI، فولادهای سرعت بالا مولیبدنی به عنوان فولادهای گروه M شناخته می شوند. M2 HSS دارای کاربیدهای کوچک و توزیع شده یکنواخت است که مقاومت در برابر سایش بالایی دارد. معمولاً برای ساخت ابزارهای مختلف مانند مته ها، شیرآلات و ریمرها استفاده می شود. تیتانیوم نیترید (یک ماده سرامیکی بسیار سخت) یا پوشش‌های کاربید تیتانیوم را می‌توان در ابزارهای ساخته شده از این نوع فولاد از طریق فرآیند رسوب فیزیکی بخار برای بهبود عملکرد و طول عمر ابزار استفاده کرد. ایدارای سختی ویکرز 1800-2100 است.
فولاد HSS
فولاد تندبر که به اختصار HSS نامیده می شود، یک کلاس تخصصی از فولادهای ابزار هستند که در درجه اول به دلیل توانایی آنها در ماشینکاری و برش مواد با سرعت بالا نامگذاری شده است. این نوع فولاد اغلب در تیغه های اره برقی و مته ها استفاده می شود. فولاد سرعت بالا نسبت به ابزارهای قدیمی‌تر فولادی کربن بالا برتری دارد زیرا می‌تواند دمای بالاتر را بدون از دست دادن حالت (سختی) خود تحمل کند. فولادهای سرعت بالا آلیاژهای پیچیده ای شامل عناصرکربن، کروم، وانادیم، مولیبدن، تنگستن یا ترکیبی از آنها هستند. عامل مهم در عملکرد فولادهای سرعت بالا، سختی است که در طی فرآیند عملیات حرارتی به دست می‌آید. عناصر آلیاژی در مقادیر مشخص شده باتوجه به کاربرد مورد نظر و عملکرد آنها در فرآیند عملیات حرارتی، چه برای افزایش دمای جامد شدن و چه برای جلوگیری از رشد رسوبات سخت‌کننده ثانویه، ارائه می‌شوند و دمای عملیاتی بالاتر را ممکن می‌سازند.
عوامل آلیاژی در فولادهای با سرعت بالا
آهن خالص آنقدر نرم است که نمی توان از آن برای ساخت سازه استفاده کرد. با این حال، افزودن مقادیر کمی از عناصر دیگر (مثلاً کربن، منگنز یا سیلیکون) استحکام مکانیکی آن را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. اثر هم افزایی عناصر آلیاژی و عملیات حرارتی، ریزساختارها و خواص مختلفی را ایجاد می کند. چهار عنصر آلیاژی اصلی که کاربید را در فولادهای سرعت بالا تشکیل می دهند عبارتند از تنگستن، کروم، وانادیم و مولیبدن. این عناصر آلیاژی با کربن ترکیب می شوند و ترکیبات کاربید سخت و مقاوم در برابر سایش را تشکیل می دهند. ریزساختار فولادهای پرسرعت از یک زمینه مارتنزیتی با پراکندگی دو مجموعه کاربید تشکیل شده است. این کاربیدها معمولاً به عنوان کاربیدهای اولیه و ثانویه شناخته می شوند. کاربیدهای اولیه آن دسته از کاربیدهایی هستند که در طی انجماد فولاد تشکیل می شوند و کاربیدهای ثانویه آنهایی هستند که در طی عملیات حرارتی سخت شدن ثانویه فولادها تشکیل می شوند.
تنگستن
کاربیدهای پایدار تولید می کند و اندازه دانه را برای افزایش سختی، به ویژه در دماهای بالا، ریز می کند. تنگستن به طور گسترده در فولادهای ابزار با سرعت بالا استفاده می شود و به عنوان جایگزینی برای مولیبدن در فولادهای فریتی پیشنهاد شده است. افزودن حدود 10 درصد تنگستن و مولیبدن به طور موثر سختی و چقرمگی فولادهای سرعت بالا را به حداکثر می رساند. این باعث حفظ خواص در دمای بالایی که هنگام برش فلزات ایجاد می شود می شود. تنگستن و مولیبدن در سطح اتمی قابل تعویض هستند و هر دو مقاومت را در برابر حرارت افزایش می دهند که باعث بهبود عملکرد برش ابزار در دماهای بالاتر می شود.
کروم
کروم سختی، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد. اثر تقویتی تشکیل کاربیدهای فلزی پایدار در مرزهای دانه و افزایش شدید مقاومت در برابر خوردگی، کروم را به یک ماده آلیاژی مهم برای فولاد تبدیل کرد. به طور کلی، غلظت مشخص شده برای اکثر گریدها تقریباً 4٪ است و به نظر می رسد این سطح بهترین تعادل بین سختی و چقرمگی را ایجاد می کند. کروم نقش مهمی در مکانیسم سخت شدن دارد و غیر قابل تعویض محسوب می شود. در دماهای بالاتر، کروم به افزایش استحکام کمک می کند و معمولاً برای کاربردهایی با این طبیعت همراه با مولیبدن استفاده می شود.
مولیبدن
هنگامی که به فولاد ابزار اضافه می شود، (حدود 0.50-8.00٪) آن را در برابر دماهای بالا مقاوم تر می کند. به دلیل نقطه ذوب بالای مولیبدن، سختی و استحکام را به ویژه در دماهای بالا افزایش می دهد. مولیبدن استحکام خزش فولاد را افزایش می دهد. تبدیل آستنیت به پرلیت را بسیار بیشتر از تبدیل آستنیت به بینیت به تاخیر می اندازد. بنابراین، بینیت ممکن است با خنک کردن مداوم فولادهای حاوی مولیبدن تولید شود.
وانادیوم
وانادیم به طور کلی به فولاد اضافه می شود تا از رشد دانه در طی عملیات حرارتی جلوگیری کند. کنترل رشد دانه باعث بهبود استحکام و چقرمگی فولادهای سخت شده و نرم شده می شود. اندازه دانه خواص فلز را تعیین می کند. به عنوان مثال، اندازه دانه های کوچکتر استحکام کششی را افزایش می دهد و تمایل به افزایش شکل پذیری دارد. اندازه دانه بزرگتر برای بهبود خواص خزشی در دمای بالا ترجیح داده می شود. وانادیم برای تقویت مقاومت در برابر سایش و تولید کاربیدهای سخت و پایدار که فقط تا حدی محلول هستند و کربن کمی را در زمینه آزاد می کند، اضافه می شود.
