جدول میزان براده برداری استاندارد فولادهای سیاه (تسمه، میلگرد و چهارپهلو)
در سفارشات محصولات فولاد، دقیق بودن هر میلی‌متر اهمیت زیادی دارد. در فولادهای سیاه (تسمه، میلگرد و چهارپهلو)، هرچند که فرآیندهای تولید مثل نورد گرم و کشش سرد، از اصلی‌ترین روش‌ها هستند، اما بی‌نقص نیستند. سطح این محصولات بیشتر با مشکلاتی مثل پوسته‌های سیاه، زنگ‌زدگی، ناهمواری و دکربوراسیون (پوسته شدن و از دست دادن کربن) همراه است. برای همین مقدار براده برداری استاندارد (Machining Allowance) بسیار برای در سفارشات مهم است.
براده برداری استاندارد فولادهای سیاه، باعث می‌شود تا پوسته پوسته شدن‌های روی سطح فولاد، به‌طور کامل از بین برود. این مقدار، در واقع همان ضخامت اضافی است که به قطعه اضافه می‌شود تا پس از ماشین‌کاری، سطحی کاملا صاف و تمیز به دست آید و قطعه به ابعاد دقیق و مورد نظر برسد.
چه عواملی روی میزان براده برداری تاثیر می‌گذارند؟
میزان دقیق براده برداری یک عدد ثابت نیست و به عوامل مختلفی بستگی دارد. انتخاب درست این مقدار، کیفیت قطعه را به همراه داشته و همچنین، از هدر رفتن بی‌مورد مواد و هزینه‌های اضافی هم جلوگیری می‌کند. این عوامل عبارتند از:
روش تولید: روشی که فولاد با آن ساخته شده، شاید مهم‌ترین عامل باشد. فولادهای نورد گرم به‌خاطر فرآیند تولید در دمای بالا، پوسته ضخیم و سطح ناهمواری دارند و بنابراین به براده برداری بیشتری نیاز دارند. در مقابل، فولادهای کشش سرد یا صیقلی‌شده که عملیات تکمیلی روی آن‌ها انجام شده، سطحی صاف‌تر و ابعاد دقیق‌تری دارند و به مقدار بسیار کمتری برای براده برداری نیاز پیدا می‌کنند.
اندازه قطعه: ابعاد قطعه هم مهم است. برای قطعات بزرگ‌تر (مانند میلگردهای ضخیم یا تسمه‌های عریض)، مقدار براده برداری (به میلی‌متر) بیشتر می‌شود، حتی اگر درصد آن نسبت به کل ابعاد کمتر باشد.
نوع فولاد: ترکیب شیمیایی فولاد بر کیفیت سطح آن تأثیر دارد. برای مثال، فولادهای خوش تراش یا فولاد اتومات (Free-machining) که برای ماشین‌کاری آسان‌تر طراحی شده‌اند، ممکن است به‌خاطر وجود ناخالصی‌ها، به براده برداری بیشتری نیاز داشته باشند.
طول و صافی: اگر قطعه‌ای بلند یا تاب‌دار باشد، به براده برداری بیشتری نیاز دارد تا بتوان انحنای آن را اصلاح کرد و در طول کل قطعه، ابعاد یکنواخت باقی بماند.
میزان براده برداری برای انواع مختلف فولاد
برای درک بهتر، مقادیر تقریبی زیر بر اساس اطلاعات رایج صنعتی برای شما آورده شده است. البته که همیشه برای پروژه‌های حساس، باید به منابعی مثل کلید فولاد مراجعه کنید.
تسمه‌ها و چهار پهلوهای فولادی
نورد گرم: به‌خاطر سطح خشن و وجود پوسته، معمولا مقداری در حدود ۱.۶٪ از بعد (ضخامت یا عرض) یا حدود ۰.۴ تا ۲.۰ میلی‌متر برای هر طرف پیشنهاد می‌شود.
کشش سرد: این قطعات به‌خاطر دقت بالاتر، به براده برداری بسیار کمتری نیاز دارند. مقادیری در حدود ۰.۸ تا ۱.۶٪ از بعد برای این منظور کافی است.
میلگردهای گرد
نورد گرم: میزان براده برداری معمولا به صورت درصدی از قطر یا یک مقدار ثابت (برحسب میلی‌متر) تعیین می‌شود. برای فولادهای معمولی، حدود ۳.۰٪ از قطر و برای فولادهای خاص‌تر، کمی بیشتر پیشنهاد می‌شود.
کشش سرد و صیقلی‌شده: این میلگردها نیز به‌خاطر سطح صاف‌تر، به براده برداری کمتری نیاز دارند. مقادیری در حدود ۰.۸ تا ۱.۶٪ از قطر برای این منظور کافی است.
نکات مهم در مورد براده برداری سفارش فولاد
هنگام سفارش فولاد، باید چند نکته مهم را در نظر بگیرید:
نوع تولید را مشخص کنید: حتماً در سفارش خود بگویید که قطعه نورد گرم، کشش سرد یا صیقلی‌شده است.
اسناد فنی بخواهید: از تأمین‌کننده بخواهید جداول تلرانس و براده برداری محصول مورد نظرتان را ارائه دهد.
به طول و تاب قطعه دقت کنید: اگر قطعه بلند است یا تاب دارد، مقدار براده برداری را کمی بیشتر در نظر بگیرید.
دکربوراسیون را فراموش نکنید: لایه سطحی که در اثر نورد گرم کربن خود را از دست می‌دهد، باید به طور کامل برداشته شود تا قطعه خواص مکانیکی خوبی داشته باشد.
تاثیر دکربوراسیون (Decarburization) بر براده برداری
دکربوراسیون، پدیده‌ای است که در آن لایه سطحی فولاد در دمای بالا، کربن خود را از دست می‌دهد. این اتفاق، یک لایه سطحی نرم و ضعیف ایجاد می‌کند که مقاومت کمی در برابر سایش و خستگی دارد. حذف کامل این لایه اهمیت زیادی دارد، به خصوص در قطعاتی که تحت تنش‌های مکانیکی بالا قرار می‌گیرند. استانداردهای صنعتی حداکثر عمق مجاز دکربوراسیون را مشخص کرده‌اند و بر اساس آن، میزان براده برداری لازم را تعیین می‌کنند. به همین دلیل، در بسیاری از موارد، هدف اصلی از براده برداری، حذف کامل این لایه آسیب‌دیده است.
اهمیت صافی و انحنای قطعه (Straightness & Camber)
اگر یک قطعه فولادی بلند و ناصاف باشد، حتی اگر سطح آن تمیز باشد، در حین ماشین‌کاری ابعاد آن یکنواخت نخواهد بود. برای جبران این انحنا، باید براده برداری بیشتری انجام داد. بعضی منابع صنعتی حتی میزان براده برداری را بر اساس طول قطعه افزایش می‌دهند.
تفاوت استانداردهای بین‌المللی برای براده برداری
استانداردهای صنعتی برای براده برداری ممکن است در کشورهای مختلف متفاوت باشند. برای مثال، استانداردهای آمریکایی (ANSI/ASTM) ممکن است مقادیر متفاوتی نسبت به استانداردهای آلمانی (DIN) یا استاندارد ژاپنی (JIS) داشته باشند.
تأثیر روش‌های مختلف ماشین‌کاری
روش ماشین‌کاری نیز در تعیین میزان براده برداری نقش دارد. برای مثال، روش سنگ‌زنی بدون مرکز (Centerless Grinding) که دقت بسیار بالایی دارد، ممکن است به براده برداری کمتری نیاز داشته باشد. انتخاب فرآیند ماشین‌کاری مناسب می‌تواند به کاهش هدر رفت مواد و صرفه‌جویی در هزینه‌ها کمک کند.
آیا می‌توان از میزان براده برداری کمتری استفاده کرد؟
استفاده از براده برداری کمتر از حد استاندارد پرریسک است، چون ممکن است عیوب سطحی روی قطعه باقی بماند. این کار می‌تواند کیفیت و مقاومت قطعه را پایین بیاورد. برای اطمینان از کیفیت ، بهتر است از مقادیر استاندارد پیشنهادی استفاده کنید. در واقع جدول براده برداری استاندارد فولادهای سیاه، منطقه امن را به ما نشان می‌دهد. اما در برخی موارد ممکن است مشتری برای پرداخت هزینه کمتر، این ریسک را قبول کرده و با هماهنگی یا بر اساس تجربه، مقدار براده برداری کمتر از این مقادیر هم انجام شود.
میزان براده برداری برحسب چه واحدی بیان می‌شود و چگونه محاسبه می‌شود؟
مقدار براده برداری معمولا به صورت یک مقدار مشخص (برحسب میلی‌متر یا اینچ) یا به صورت درصدی از ابعاد کلی قطعه بیان می‌شود. انتخاب واحد به کاربرد و استاندارد مورد استفاده بستگی دارد. برای قطعات با ابعاد کوچک، معمولاً یک مقدار ثابت مثلاً ۲ میلی‌متر از هر طرف مشخص می‌شود. اما برای قطعات بزرگ‌تر، اغلب از درصد استفاده می‌کنند، مثل ۱.۶٪ از قطر. برای محاسبه، می‌توانید از یک فرمول ساده استفاده کنید:
مقدار براده برداری (میلی‌متر) = ابعاد خام (میلی‌متر) × درصد براده برداری
برای مثال، برای یک میلگرد نورد گرم با قطر ۱۰۰ میلی‌متر و براده برداری ۱.۶٪، مقدار براده برداری مورد نیاز ۱.۶ میلی‌متر است. این مقدار به هر طرف قطعه اضافه می‌شود.
میزان براده برداری بر روی قیمت قطعه تاثیر می‌گذارد؟
بله، میزان براده برداری به طور مستقیم بر قیمت فولاد آلیاژی تاثیر می‌گذارد. مواد اولیه‌ای که برای براده برداری در نظر گرفته می‌شوند، جزئی از وزن و هزینه قطعه خام هستند. هرچه میزان براده برداری بیشتر باشد، وزن قطعه خام هم بیشتر می‌شود و در نتیجه قیمت آن افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر، شما باید پول فولادی را بپردازید که قرار است در نهایت دور ریخته شود. بنابراین، بهینه‌سازی میزان براده برداری یک تصمیم مهم اقتصادی است که می‌تواند هزینه‌های تولید را تا حد زیادی کاهش دهد.
چه عواملی باعث می‌شوند یک قطعه به براده برداری بیشتری نیاز داشته باشد؟
عوامل متعددی می‌توانند نیاز به براده برداری بیشتر را افزایش دهند. مهم‌ترین این عوامل شامل موارد زیر است:
کیفیت پایین سطح اولیه: وجود پوسته اکسیدی ضخیم، ناهمواری‌ها و ترک‌های سطحی نیاز به براده برداری را افزایش می‌دهد.
تاب و انحنای قطعه: اگر یک قطعه بلند دچار انحنا یا تاب (camber) باشد، برای اصلاح این نقص در طول فرآیند ماشین‌کاری، باید لایه ضخیم‌تری از آن برداشته شود.
دکربوراسیون عمیق: اگر لایه دکربوره (لایه سطحی نرم‌شده) عمق بیشتری داشته باشد، برای حذف کامل آن به براده برداری بیشتری نیاز خواهد بود.
استفاده در صنایع حساس: در صنایعی مانند هوافضا که بالاترین دقت و کیفیت مورد نیاز است، معمولاً میزان براده برداری بیشتری برای اطمینان از حذف کامل هرگونه عیب سطحی در نظر گرفته می‌شود.
روش‌های کاهش نیاز به براده برداری
با پیشرفت فناوری، روش‌هایی برای تولید فولاد با سطح صاف‌تر و ابعاد دقیق‌تر به وجود آمده است که نیاز به براده برداری را به حداقل می‌رساند. برخی از این روش‌ها عبارتند از:
سنگ‌زنی دقیق (Grinding): این روش، سطح را با دقت بسیار بالا صاف و صیقلی می‌کند و ابعاد را به تلرانس‌های بسیار نزدیک می‌رساند.
کشش سرد دقیق (Precision Cold Drawing): این فرآیند ابعاد را با دقت بالاتری کنترل می‌کند.
پولیش (Polishing): برای کاربردهایی که سطح باید آینه‌ای و بسیار صاف باشد، از این روش استفاده می‌شود.
این روش‌ها، هرچند ممکن است هزینه اولیه بیشتری داشته باشند، اما با کاهش هدر رفت مواد و زمان ماشین‌کاری، می‌توانند در بلندمدت مقرون به صرفه باشند.
میزان براده برداری در صنایع مختلف
میزان براده برداری در صنایع مختلف بر اساس کاربرد قطعه متفاوت است:
صنایع هوافضا: در این صنعت، دقت و استحکام قطعات حرف اول را می‌زند. به همین دلیل، برای اطمینان از حذف کامل دکربوراسیون و عیوب سطحی، میزان براده برداری بیشتری در نظر گرفته می‌شود.
صنعت خودروسازی: در این صنعت، کیفیت و هزینه اهمیت دارد. پس معمولا از مقادیر براده برداری بهینه استفاده می‌شود که هم کیفیت لازم را فراهم کند و هم هزینه تولید را کنترل نماید.
صنعت ساخت‌وساز: در این صنعت، که تلرانس‌های ابعادی کمتر حساس هستند، میزان براده برداری ممکن است کمتر از سایر صنایع باشد.
سوالات متداول
چرا براده برداری فولاد نورد گرم بیشتر است؟
فولاد نورد گرم در دمای بالا ساخته می‌شود که باعث ایجاد پوسته سیاه، سطح ناهموار و دکربوراسیون می‌شود. همه این مشکلات باید از بین بروند تا قطعه برای استفاده نهایی آماده شود. اما فولاد کشش سرد در دمای پایین‌تر و با دقت ابعادی بالاتری تولید می‌شود، بنابراین سطح آن صاف‌تر است و به براده برداری کمتری نیاز دارد.
آیا نوع فولاد (مثل کربن یا آلیاژی) مهم است؟
بله، نوع فولاد بسیار مهم است. فولادهای حاوی عناصر خاص، ممکن است به براده برداری بیشتری نیاز داشته باشند. بنابراین، همیشه برای هر نوع فولاد، به مشخصات فنی آن مراجعه کنید.
چطور باید مقدار براده برداری را در سفارش مشخص کنم؟
بهترین راه، استفاده از استانداردهای صنعتی و صحبت مستقیم با تأمین‌کننده است. باید در اسناد سفارش، تلرانس‌ها و میزان براده برداری مورد نیاز را به صورت واضح بنویسید و از آن‌ها بخواهید جداول مربوطه را ارائه دهند.