Какви са очевидните предимства на CNC частите, използващи неръждаема стомана като суровина в сравнение със стоманени и алуминиеви сплави?
Неръждаемата стомана е отличен избор за различни приложения поради уникалните си свойства. Той е силно устойчив на корозия, което го прави идеален за използване в тежки среди като морската, космическата и химическата промишленост. За разлика от стоманата и алуминиевите сплави, неръждаемата стомана не ръждясва и не корозира лесно, което увеличава дълготрайността и надеждността на частите.
Неръждаемата стомана също е невероятно здрава и издръжлива, сравнима със стоманените сплави и дори превъзхождаща здравината на алуминиевите сплави. Това го прави чудесен вариант за приложения, които изискват здравина и структурна цялост, като автомобилостроене, аерокосмическа промишленост и строителство.
Друго предимство на неръждаемата стомана е, че тя запазва своите механични свойства както при високи, така и при ниски температури. Тази характеристика го прави подходящ за приложения, при които се срещат екстремни температурни промени. Обратно, алуминиевите сплави могат да имат намалена якост при високи температури, а стоманата може да бъде податлива на корозия при повишени температури.
Неръждаемата стомана също така по своята същност е санитарна и лесна за почистване. Това го прави идеален избор за приложения в медицинската, фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост, където чистотата е от съществено значение. За разлика от стоманата, неръждаемата стомана не изисква допълнителни покрития или обработки, за да поддържа своите хигиенни свойства.
Въпреки че неръждаемата стомана има много предимства, трудностите при нейната обработка не могат да бъдат пренебрегнати.
Трудностите при обработката на материали от неръждаема стомана включват главно следните аспекти:
1. Висока сила на рязане и висока температура на рязане
Този материал притежава висока якост и значително тангенциално напрежение и претърпява значителна пластична деформация по време на рязане, което води до значителна сила на рязане. Освен това материалът има лоша топлопроводимост, което води до повишаване на температурата на рязане. Високата температура често се концентрира в тясната зона близо до режещия ръб на инструмента, което води до ускорено износване на инструмента.
2. Тежка работна закалка
Аустенитната неръждаема стомана и някои високотемпературни легирани неръждаеми стомани имат аустенитна структура. Тези материали имат по-висока склонност към втвърдяване при работа по време на рязане, обикновено няколко пъти повече от обикновената въглеродна стомана. В резултат на това режещият инструмент работи в закалената зона, което съкращава живота на инструмента.
3. Лесно залепване на ножа
Както аустенитната неръждаема стомана, така и мартензитната неръждаема стомана споделят характеристиките за производство на здрави стружки и генериране на високи температури на рязане, докато се обработват. Това може да доведе до залепване, заваряване и други явления на залепване, които могат да попречат на грапавостта на повърхността наобработени части.
4. Ускорено износване на инструмента
Материалите, споменати по-горе, съдържат елементи с висока точка на топене, силно ковки и генерират високи температури на рязане. Тези фактори водят до ускорено износване на инструмента, което налага често заточване и смяна на инструмента. Това се отразява негативно на ефективността на производството и увеличава разходите за използване на инструмента. За да се борите с това, се препоръчва да намалите скоростта на режещата линия и подаването. Освен това, най-добре е да използвате инструменти, специално проектирани за обработка на неръждаема стомана или високотемпературни сплави, и да използвате вътрешно охлаждане при пробиване и нарязване на резби.
Технология за обработка на части от неръждаема стомана
Чрез горния анализ на трудностите при обработката технологията на обработка и свързаният с нея параметричен дизайн на неръждаемата стомана трябва да са доста различни от обикновените конструкционни стоманени материали. Специфичната технология на обработка е следната:
1. Обработка на пробиване
При пробиване на материали от неръждаема стомана обработката на отвори може да бъде трудна поради тяхната слаба топлопроводимост и малък модул на еластичност. За да се преодолее това предизвикателство, трябва да се изберат подходящи материали за инструмента, да се определят разумни геометрични параметри на инструмента и да се зададе количеството на рязане на инструмента. За пробиване на тези видове материали се препоръчват свредла, изработени от материали като W6Mo5Cr4V2Al и W2Mo9Cr4Co8.
Свредлата, изработени от висококачествени материали, имат някои недостатъци. Те са сравнително скъпи и трудни за закупуване. Когато използвате често използваното стандартно свредло за високоскоростна стомана W18Cr4V, има някои недостатъци. Например, ъгълът на върха е твърде малък, произведените стружки са твърде широки, за да бъдат изхвърлени от отвора навреме и режещата течност не е в състояние да охлади бързо свредлото. Освен това неръждаемата стомана, като лош топлопроводник, причинява концентрация на температурата на рязане върху режещия ръб. Това може лесно да доведе до изгаряния и начупване на двете странични повърхности и главния ръб, намалявайки експлоатационния живот на свредлото.
1) Дизайн на геометричните параметри на инструмента При пробиване с W18Cr4V Когато използвате обикновена свредла от високоскоростна стомана, силата на рязане и температурата са концентрирани главно върху върха на свредлото. За да подобрим издръжливостта на режещата част на свредлото, можем да увеличим ъгъла на върха до около 135°~140°. Това също така ще намали ъгъла на наклона на външния ръб и ще стесни стружките от пробиване, за да улесни отстраняването им. Увеличаването на ъгъла на върха обаче ще направи ръба на длетото на свредлото по-широк, което ще доведе до по-висока устойчивост на рязане. Следователно, трябва да смиламе ръба на длетото на свредлото. След шлайфане ъгълът на скосяване на ръба на длетото трябва да бъде между 47° до 55°, а наклоненият ъгъл трябва да бъде 3°~5°. Докато шлайфаме ръба на длетото, трябва да закръглим ъгъла между режещия ръб и цилиндричната повърхност, за да увеличим здравината на ръба на длетото.
Материалите от неръждаема стомана имат малък модул на еластичност, което означава, че металът под слоя на чипа има голямо еластично възстановяване и работно втвърдяване по време на обработката. Ако ъгълът на хлабина е твърде малък, износването на страничната повърхност на свредлото ще се ускори, температурата на рязане ще се повиши и животът на свредлото ще се намали. Следователно е необходимо да се увеличи по подходящ начин релефният ъгъл. Въпреки това, ако релефният ъгъл е твърде голям, основният ръб на свредлото ще стане тънък и твърдостта на основния ръб ще бъде намалена. Обикновено се предпочита релефен ъгъл от 12° до 15°. За да се стеснят стружките на свредлото и да се улесни отстраняването на стружките, е необходимо също да се отворят шахматно разположени жлебове за стружките на двете странични повърхности на свредлото.
2) Когато избирате количеството на рязане за пробиване, изборът на Когато става въпрос за рязане, началната точка трябва да бъде намаляване на температурата на рязане. Високоскоростното рязане води до повишена температура на рязане, което от своя страна влошава износването на инструмента. Следователно най-важният аспект на рязането е да изберете подходящата скорост на рязане. Обикновено препоръчителната скорост на рязане е между 12-15 м/мин. Скоростта на подаване, от друга страна, има малък ефект върху живота на инструмента. Въпреки това, ако скоростта на подаване е твърде ниска, инструментът ще вреже втвърдения слой, което ще влоши износването. Ако скоростта на подаване е твърде висока, грапавостта на повърхността също ще се влоши. Като се имат предвид горните два фактора, препоръчителната скорост на подаване е между 0,32 и 0,50 mm/r.
3) Избор на течност за рязане: За да се намали температурата на рязане по време на пробиване, емулсията може да се използва като охлаждаща среда.
2. Обработка на райбероване
1) При разстъргване на материали от неръждаема стомана обикновено се използват карбидни райбери. Структурата и геометричните параметри на райбера се различават от тези на обикновените райбери. За да се предотврати запушването на стружки по време на райбероване и да се подобри здравината на зъбите на режещия инструмент, броят на зъбите на райбера обикновено се поддържа относително нисък. Наклоненият ъгъл на райбера обикновено е между 8° до 12°, въпреки че в някои специфични случаи може да се използва наклонен ъгъл от 0° до 5° за постигане на високоскоростно разширяване. Ъгълът на хлабина обикновено е около 8° до 12°.
Основният ъгъл на наклон се избира в зависимост от отвора. Обикновено за проходен отвор ъгълът е 15° до 30°, докато за непроходен отвор е 45°. За изхвърляне на стружките напред при разстъргване, ъгълът на наклона на ръба може да се увеличи с около 10° до 20°. Ширината на острието трябва да бъде между 0,1 и 0,15 mm. Обърнатият конус на райбера трябва да е по-голям от този на обикновените райбери. Карбидните райбери обикновено са от 0,25 до 0,5 mm/100 mm, докато райберите от високоскоростна стомана са от 0,1 до 0,25 mm/100 mm по отношение на тяхната конусност.
Коригиращата част на райбера обикновено е 65% до 80% от дължината на обикновените райбери. Дължината на цилиндричната част обикновено е 40% до 50% от тази на обикновените райбери.
2) При разширяване е важно да изберете правилното количество на подаване, което трябва да бъде между 0,08 до 0,4 mm/r, и скорост на рязане, която трябва да варира между 10 до 20 m/min. Допускът за грубо разширяване трябва да бъде между 0,2 до 0,3 mm, докато допустимият размер за фино разширяване трябва да бъде между 0,1 до 0,2 mm. Препоръчва се използването на твърдосплавни инструменти за грубо разстъргване и инструменти от бързорежеща стомана за фино разстъргване.
3) Когато избирате флуид за рязане за разширяване на материали от неръждаема стомана, като охлаждаща среда може да се използва масло от системата за пълна загуба или молибденов дисулфид.
3. Скучна обработка
1) При избора на инструментален материал за обработка на части от неръждаема стомана е важно да се вземе предвид високата сила на рязане и температура. Препоръчват се карбиди с висока якост и добра топлопроводимост, като YW или YG карбид. За довършителни работи могат да се използват и твърдосплавни вложки YT14 и YT15. Инструментите за керамични материали могат да се използват за групова обработка. Въпреки това е важно да се отбележи, че тези материали се характеризират с висока издръжливост и сериозно втвърдяване при работа, което ще доведе до вибриране на инструмента и може да доведе до микроскопични вибрации на острието. Следователно, когато се избират керамични инструменти за рязане на тези материали, трябва да се вземе предвид микроскопичната якост. В момента материалът α/βSialon е по-добър избор поради отличната му устойчивост на деформация при висока температура и дифузионно износване. Успешно се използва при рязане на сплави на основата на никел и експлоатационният му живот далеч надхвърля керамиката на основата на Al2O3. SiC керамиката, подсилена с мустаци, също е ефективен инструментален материал за рязане на неръждаема стомана или сплави на основата на никел.
Ножовете от CBN (кубичен борен нитрид) се препоръчват за обработка на закалени части, направени от тези материали. CBN е на второ място след диаманта по отношение на твърдост, с ниво на твърдост, което може да достигне 7000~8000HV. Има висока устойчивост на износване и издържа на високи температури на рязане до 1200°C. Освен това, той е химически инертен и няма химично взаимодействие с металите от желязната група при 1200 до 1300°C, което го прави идеален за обработка на материали от неръждаема стомана. Животът на неговия инструмент може да бъде десетки пъти по-дълъг от този на карбидни или керамични инструменти.
2) Дизайнът на геометричните параметри на инструмента е от решаващо значение за постигане на ефективно рязане. Твърдосплавните инструменти изискват по-голям наклонен ъгъл, за да се осигури плавен процес на рязане и по-дълъг живот на инструмента. Ъгълът на наклон трябва да бъде около 10° до 20° за груба обработка, 15° до 20° за полуфинална обработка и 20° до 30° за крайна обработка. Основният ъгъл на отклонение трябва да бъде избран въз основа на твърдостта на технологичната система, с диапазон от 30° до 45° за добра твърдост и 60° до 75° за слаба твърдост. Когато съотношението дължина/диаметър на детайла надвишава десет пъти, основният ъгъл на отклонение може да бъде 90°.
Когато се използват пробивни материали от неръждаема стомана с керамични инструменти, обикновено се използва отрицателен наклонен ъгъл за рязане, вариращ от -5° до -12°. Това помага за укрепване на острието и се възползва напълно от високата якост на натиск на керамичните инструменти. Размерът на релефния ъгъл пряко влияе върху износването на инструмента и здравината на острието, с диапазон от 5° до 12°. Промените в основния ъгъл на отклонение влияят на радиалните и аксиалните сили на рязане, както и на ширината и дебелината на рязане. Тъй като вибрациите могат да бъдат вредни за керамичните режещи инструменти, основният ъгъл на отклонение трябва да бъде избран така, че да намали вибрациите, обикновено в диапазона от 30° до 75°.
Когато като материал на инструмента се използва CBN, геометричните параметри на инструмента трябва да включват наклонен ъгъл от 0° до 10°, релефен ъгъл от 12° до 20° и основен ъгъл на отклонение от 45° до 90°.
3) При заточване на наклонената повърхност е важно стойността на грапавостта да бъде малка. Това е така, защото когато инструментът има малка стойност на грапавост, това помага за намаляване на съпротивлението на потока на стружки и избягва проблема със залепването на стружки по инструмента. За да се осигури малка стойност на грапавостта, се препоръчва внимателно да се шлифоват предната и задната повърхност на инструмента. Това също ще помогне да се избегне залепването на стружки по ножа.
4) Важно е да поддържате режещия ръб на инструмента остър, за да намалите втвърдяването при работа. Освен това, количеството на подаване и количеството обратно рязане трябва да са разумни, за да се избегне врязването на инструмента във втвърдения слой, което може да повлияе отрицателно на продължителността на живота на инструмента.
5) Важно е да се обърне внимание на процеса на шлайфане на стружкочупача при работа с неръждаема стомана. Тези чипове са известни със своите силни и издръжливи характеристики, така че стружкочупващият механизъм върху наклонената повърхност на инструмента трябва да бъде правилно шлифован. Това ще улесни чупенето, задържането и отстраняването на стружки по време на процеса на рязане.
6) Когато режете неръждаема стомана, се препоръчва да използвате ниска скорост и големи количества на подаване. За пробиване с керамични инструменти изборът на правилното количество на рязане е от решаващо значение за оптимална производителност. За непрекъснато рязане, количеството на рязане трябва да бъде избрано въз основа на връзката между издръжливостта на износване и количеството на рязане. За периодично рязане подходящото количество на рязане трябва да се определи въз основа на модела на счупване на инструмента.
Тъй като керамичните инструменти имат отлична устойчивост на топлина и износване, влиянието на количеството на рязане върху живота на инструмента при износване не е толкова значително, колкото при твърдосплавните инструменти. Като цяло, когато се използват керамични инструменти, скоростта на подаване е най-чувствителният фактор за счупване на инструмента. Следователно, когато пробивате части от неръждаема стомана, опитайте се да изберете висока скорост на рязане, голямо количество обратно рязане и сравнително малък напредък, въз основа на материала на детайла и в зависимост от мощността на машинния инструмент, твърдостта на системата за обработка и здравината на острието.
7) Когато работите с неръждаема стомана, е важно да изберете правилната течност за рязане, за да осигурите успешно пробиване. Неръждаемата стомана е склонна към залепване и има лошо разсейване на топлината, така че избраната течност за рязане трябва да има добра устойчивост на залепване и свойства за разсейване на топлината. Например, може да се използва течност за рязане с високо съдържание на хлор.
Освен това има налични водни разтвори без минерално масло и без нитрати, които имат добри охлаждащи, почистващи, антикорозионни и смазващи ефекти, като например синтетичната флуида за рязане H1L-2. Чрез използването на подходяща режеща течност трудностите, свързани с обработката на неръждаема стомана, могат да бъдат преодолени, което води до подобрен живот на инструмента по време на пробиване, разширяване и пробиване, намалено заточване и промени на инструмента, подобрена производствена ефективност и по-високо качество на обработка на отвори. Това в крайна сметка може да намали интензивността на труда и производствените разходи, като същевременно постигне задоволителни резултати.
В Anebon нашата идея е да дадем приоритет на качеството и честността, да предоставим искрена помощ и да се стремим към взаимна печалба. Ние се стремим постоянно да създаваме отличниструговани метални частии микроCNC фрезови части. Ние ценим вашето запитване и ще ви отговорим възможно най-скоро.
Време на публикуване: 24 април 2024 г