تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار

تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار؛

سوراخ‌کاری فلزات، به‌ویژه آلیاژهای سختی مانند فولادهای ساختمانی ضخیم، چدن و استیل ضدزنگ (Stainless Steel)، یکی از رایج‌ترین و در عین حال چالش‌برانگیزترین فرآیندها در صنایع آهنگری، تراشکاری، تاسیسات و مونتاژ است.

احتمالاً برای هر تکنسین یا استادکاری پیش آمده است که در حین سوراخ‌کاری یک قطعه فلزی، نوک مته پس از چند ثانیه کار سرخ شده، دود کند و لبه‌های برنده آن کاملاً صاف و بی‌خاصیت شوند (اصطلاحاً مته کچل کند). علت اصلی این پدیده تلخ، غیراستاندارد بودن دریل نیست، بلکه استفاده از گریدی از مته است که توانایی تحمل سختی و دمای آن آلیاژ خاص را ندارد.

عبارت HSS که مخفف High-Speed Steel یا همان “فولاد تندبر” است، استاندارد پایه برای ساخت مته‌های مخصوص فلزات است. اما با ورود عناصر آلیاژی مختلف نظیر کبالت به این ترکیب، ویژگی‌های مکانیکی ابزار به شدت دگرگون می‌شود. درک دقیق تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار به شما کمک می‌کند تا متناسب با سختی قطعه کار خود، ابزار صحیحی را انتخاب کرده و از هدر رفتن سرمایه کارگاه جلو‌گیری کنید.

در این مقاله تخصصی از مجله نقش ابزار، به بیان تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار که شامل کالبدشکافی متالورژیکی، مقاومت حرارتی و کاربری این دو مته محبوب بازار می شود، می‌پردازیم.

۱. ساختار شیمیایی و متالورژی؛ کبالت چیست و چه می‌کند؟

ریشه اصلی تمام تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار، در فرآیند تولید و عناصر ترکیب‌کننده آلیاژ آن‌ها در کارخانه ذوب فلزات نهفته است.

مته آهن HSS معمولی

در تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار، باید گفت فولاد تندبر (HSS) معمولی آلیاژی حاوی آهن، کربن، تنگستن، مولیبدن، کروم و وانادیوم است. این ترکیب به مته سختی بالایی می‌بخشد و به آن اجازه می‌دهد که با سرعت چرخش بالا، فلزات را برش داده و براده‌برداری کند. مته‌های HSS معمولی دارای انعطاف‌پذیری و چقرمگی (Toughness) بسیار خوبی هستند؛ به این معنی که در برابر نیروهای خمشی مقاومت نشان می‌دهند و به راحتی نمی‌شکنند. این مته‌ها برای سوراخ‌کاری آهن‌آلات معمولی، ورق‌های گالوانیزه، آلومینیوم، مس، چوب و پلاستیک گزینه‌ای بی‌نظیر و بسیار اقتصادی هستند.

مته HSS کبالت‌دار (HSS-Co)

مته کبالت‌دار یک مته با روکش کبالت نیست، بلکه کبالت بخشی از ذات و مغز آلیاژ آن است. در زمان ساخت این مته، معمولاً ۵ تا ۸ درصد عنصر کبالت (Cobalt) به فرمول فولاد تندبر اضافه می‌شود. گریدهای معروف آن در بازار با نام‌های M35 (حاوی ۵٪ کبالت) و M42 (حاوی ۸٪ کبالت) شناخته می‌شوند.

اضافه شدن کبالت، اگرچه سختی کلی مته را در دمای اتاق کمی بالا می‌برد، اما وظیفه اصلی آن افزایش خیره‌کننده “سختی در حالت سرخ‌شدگی” یا مقاومت حرارتی مته است. از آنجا که کبالت در کل بدنه مته یکپارچه است، شما می‌توانید این مته را بارها و بارها با دستگاه مته‌تیزکن کاملاً تیز کنید بدون اینکه خاصیت ضدسختی آن از بین برود.

۲. مقاومت در برابر حرارت؛ مرز بین ذوب شدن و نفوذ در فلز

دومین مورد از تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار توجه ببه این نکته است که در حین سوراخ‌کاری فلزات، اصطکاک بسیار شدیدی بین نوک مته و قطعه کار ایجاد می‌شود. این اصطکاک انرژی مکانیکی را به انرژی حرارتی تبدیل کرده و دمای نوک مته را به شدت بالا می‌برد. اینجاست که اصلی‌ترین تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار آشکار می‌شود.

• عملکرد HSS معمولی در برابر حرارت: این مته‌ها تا دمای حدود ۴۰۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد کارایی خود را حفظ می‌کنند. اگر ضخامت فلز زیاد باشد یا آلیاژ سفتی مانند استیل باشد، دما فوراً از این مرز عبور می‌کند. با بالا رفتن دما، ساختار متالورژیکی فولاد تندبر معمولی اصطلاحاً ریست شده و نرم می‌شود. در نتیجه نوک مته فورا تغییر شکل داده و می‌سوزد.
• عملکرد HSS کبالت‌دار در برابر حرارت: عنصر کبالت مانند یک سپر حرارتی برای پیوندهای کریستالی فولاد عمل می‌کند. مته‌های کبالت‌دار می‌توانند سختی، برندگی و لبه‌های تیز خود را در دمای فوق‌العاده بالا (حتی بیش از ۶۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد که نوک مته از شدت اصطکاک کاملاً سرخ و نورانی شده است) کاملاً حفظ کنند. به همین دلیل، این مته بدون تغییر شکل، به عمق آلیاژهای سخت نفوذ می‌کند.

۳. شکنندگی و انعطاف‌پذیری؛ نقطه ضعف پنهان مته کبالت

در تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار یک قانون کلی و تغییرناپذیر در مهندسی مواد وجود دارد: “با افزایش سختی یک آلیاژ، تردی و شکنندگی آن نیز افزایش می‌یابد.” این قانون دقیقاً در مقایسه این دو مته صدق می‌کند.

• مته HSS معمولی: به دلیل نداشتن کبالت، ساختار منعطف‌تری دارد. اگر در حین سوراخ‌کاری با دریل دستی، دست شما کمی لرزیده یا کج شود، مته به دلیل چقرمگی بالا این فشار زاویه‌دار را تحمل کرده و خم می‌شود اما نمی‌شکند.
• مته کبالت‌دار: این مته بسیار خشک و ترد است. مته کبالت‌دار تحمل هیچ‌گونه نیروی جانبی یا کج شدن را ندارد. اگر در حین کار با دریل دستی زاویه دست خود را تغییر دهید، مته فوراً مانند شیشه کات می‌شود و می‌شکند. به همین دلیل، توصیه اکید می‌شود که از مته‌های کبالت‌دار ترجیحاً روی دریل‌های ستونی کارگاهی یا با پایه‌های ثابت استفاده شود که حرکت کاملاً عمودی و بدون لرزش است.

انواع مته آهن و دیواری در نقش ابزار

انواع مته آهن و مته دیواری در فروشگاه نقش ابزار در دسترس شماست.

جدول مقایسه فنی و تخصصی تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار

پارامتر ارزیابی	مته آهن HSS معمولی	مته آهن HSS کبالت‌دار (گرید M35 / M42)
ترکیب آلیاژ اصلی	فولاد تندبر بدون کبالت	فولاد تندبر + ۵٪ تا ۸٪ عنصر کبالت یکپارچه
سختی حرارتی	متوسط (تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد)	فوق‌العاده بالا (تحمل سرخ‌شدگی بالای ۶5۰ درجه)
مقاومت در برابر شکست	بالا (دارای خاصیت انعطاف و چقرمگی در دریل دستی)	پایین (بسیار ترد و شکننده در اثر لرزش و کج شدن)
آلیاژهای هدف برای برش	آهن ساختمانی سبک، آلومینیوم، گالوانیزه، مس، چوب	استیل ضدزنگ (۳۰۴ و ۳۱۶)، چدن، فولادهای آلیاژی سخت
شاخص قیمت در بازار	اقتصادی و ارزان‌قیمت	گران‌قیمت (اما با طول عمر بسیار بالا در کار سنگین)

نتیجه‌گیری تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار

در پایان تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار ذکر این نکته ضروری است که باید برای انتخاب بین این دو ابزار، به دفترچه کارگاه خود نگاه کنید. اگر بخش عمده فعالیت شما سوراخ‌کاری روی ورق‌های نازک آهن، قوطی‌های پروفیل ساختمانی، مس، آلومینیوم و نئوپان است، خرید مته آهن HSS معمولی کاملاً نیاز شما را پوشش می‌دهد و هزینه‌های شما را پایین نگه می‌دارد.

اما اگر با ورق‌های سخت استیل ضدزنگ، قطعات چدنی خودرو یا شمش‌های فولادی ضخیم سر و کار دارید، خرید مته کبالت‌دار تنها راه نجات شماست. در زمان کار با مته کبالت حتماً از دور پایین دریل و مایع خنک‌کاری (آب‌صابون) استفاده کنید تا طول عمر ابزار به حداکثر برسد. برای خرید انواع مته‌های کبالت‌دار اصلی و HSS کالیبره شده در سایزهای مختلف، می‌توانید به بخش متعلقات ابزار در فروشگاه نقش ابزار مراجعه فرمایید.

مطالب مرتبط با تفاوت مته آهن HSS معمولی و HSS کبالت دار

مشاهده و خرید انواع مته آهن

مشاهده و خرید انواع مته دیواری