مطالعه موانع موجود در پردازش مواد فولادی ضد زنگ را روشن می کند

مزایای آشکار قطعات CNC با استفاده از فولاد ضد زنگ به عنوان ماده اولیه در مقایسه با فولاد و آلیاژهای آلومینیوم چیست؟

فولاد ضد زنگ به دلیل خواص منحصر به فرد خود، انتخابی عالی برای کاربردهای مختلف است. در برابر خوردگی بسیار مقاوم است که آن را برای استفاده در محیط های خشن مانند صنایع دریایی، هوا فضا و صنایع شیمیایی ایده آل می کند. بر خلاف فولاد و آلیاژهای آلومینیوم، فولاد ضد زنگ به راحتی زنگ نمی زند یا خورده نمی شود که باعث افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان قطعات می شود.

فولاد ضد زنگ نیز فوق العاده قوی و بادوام است که با آلیاژهای فولادی قابل مقایسه است و حتی از استحکام آلیاژهای آلومینیوم نیز فراتر می رود. این باعث می شود آن را برای برنامه هایی که به استحکام و یکپارچگی ساختاری نیاز دارند، مانند خودرو، هوافضا و ساخت و ساز، گزینه ای عالی تبدیل کند.

یکی دیگر از مزایای فولاد ضد زنگ این است که خواص مکانیکی خود را در دماهای بالا و پایین حفظ می کند. این ویژگی آن را برای کاربردهایی که در آن تغییرات شدید دما مواجه می شوند، مناسب می کند. در مقابل، آلیاژهای آلومینیوم ممکن است در دماهای بالا استحکام کمتری داشته باشند و فولاد ممکن است در دماهای بالا مستعد خوردگی باشد.

فولاد ضد زنگ نیز ذاتاً بهداشتی است و تمیز کردن آن ساده است. این باعث می‌شود که آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربردهای پزشکی، دارویی و صنایع فرآوری مواد غذایی تبدیل کند که پاکیزگی ضروری است. برخلاف فولاد، فولاد ضد زنگ برای حفظ خواص بهداشتی خود نیازی به پوشش یا عملیات اضافی ندارد.

اگرچه فولاد ضد زنگ مزایای زیادی دارد، اما نمی توان از مشکلات پردازش آن چشم پوشی کرد.

مشکلات در پردازش مواد فولاد ضد زنگ عمدتا شامل جنبه های زیر است:

1. نیروی برش بالا و دمای برش بالا

این ماده دارای استحکام بالا و تنش مماس قابل توجهی است و در حین برش تغییر شکل پلاستیکی قابل توجهی را تجربه می کند که منجر به نیروی برش قابل توجهی می شود. علاوه بر این، این ماده دارای هدایت حرارتی ضعیفی است که باعث افزایش دمای برش می شود. دمای بالا اغلب در ناحیه باریک نزدیک لبه برش ابزار متمرکز می شود که منجر به سایش سریع ابزار می شود.

2. سخت کاری شدید

فولاد زنگ نزن آستنیتی و برخی از فولادهای زنگ نزن آلیاژی با دمای بالا ساختار آستنیتی دارند. این مواد تمایل بیشتری به سخت شدن در هنگام برش دارند، معمولاً چندین برابر بیشتر از فولاد کربن معمولی. در نتیجه، ابزار برش در ناحیه سخت شده کار می کند که طول عمر ابزار را کوتاه می کند.

3. چسبیدن آسان به چاقو

هر دو فولاد زنگ نزن آستنیتی و فولاد ضد زنگ مارتنزیتی دارای ویژگی های تولید تراشه های قوی و ایجاد دمای برش بالا در حین پردازش هستند. این می تواند منجر به چسبندگی، جوشکاری و سایر پدیده های چسبندگی شود که ممکن است با زبری سطح تداخل کند.قطعات ماشینکاری شده.

4. تسریع سایش ابزار

مواد ذکر شده در بالا حاوی عناصر با نقطه ذوب بالا هستند، بسیار چکش خوار هستند و دمای برش بالایی ایجاد می کنند. این عوامل منجر به تسریع سایش ابزار شده و نیاز به تیز کردن و تعویض مکرر ابزار را دارد. این امر بر راندمان تولید تأثیر منفی می گذارد و هزینه های استفاده از ابزار را افزایش می دهد. برای مبارزه با این، توصیه می شود سرعت خط برش و تغذیه را کاهش دهید. علاوه بر این، بهتر است از ابزارهایی استفاده شود که به طور خاص برای پردازش فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای با دمای بالا طراحی شده اند و هنگام سوراخ کردن و ضربه زدن از خنک کننده داخلی استفاده شود.

تکنولوژی پردازش قطعات فولادی ضد زنگ

از طریق تجزیه و تحلیل بالا از مشکلات پردازش، فناوری پردازش و طراحی پارامتر ابزار مربوطه فولاد ضد زنگ باید کاملاً متفاوت از مواد فولادی ساختاری معمولی باشد. تکنولوژی پردازش خاص به شرح زیر است:

1. پردازش حفاری

هنگام حفاری مواد فولادی ضد زنگ، پردازش سوراخ به دلیل هدایت حرارتی ضعیف و مدول الاستیک کوچک آنها می تواند دشوار باشد. برای غلبه بر این چالش، باید مواد ابزار مناسب انتخاب شود، پارامترهای هندسی منطقی ابزار تعیین شود و میزان برش ابزار تنظیم شود. مته های ساخته شده از موادی مانند W6Mo5Cr4V2Al و W2Mo9Cr4Co8 برای حفاری این نوع مواد توصیه می شود.

مته های ساخته شده از مواد مرغوب دارای معایبی هستند. آنها نسبتاً گران هستند و خرید آنها دشوار است. هنگام استفاده از مته فولادی استاندارد W18Cr4V که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد، کاستی هایی وجود دارد. به عنوان مثال، زاویه راس بسیار کوچک است، تراشه های تولید شده آنقدر عریض هستند که به موقع از سوراخ خارج نمی شوند، و مایع برش قادر به خنک کردن سریع مته نیست. علاوه بر این، فولاد ضد زنگ به عنوان یک رسانای حرارتی ضعیف، باعث تمرکز دمای برش در لبه برش می شود. این به راحتی می تواند منجر به سوختگی و بریدگی دو سطح کناری و لبه اصلی شود و عمر مفید مته را کاهش دهد.

1) طراحی پارامتر هندسی ابزار هنگام حفاری با W18Cr4V هنگام استفاده از مته معمولی فولادی با سرعت بالا، نیروی برش و دما عمدتاً روی نوک مته متمرکز می شود. برای بهبود دوام قسمت برش مته، می توانیم زاویه راس را به حدود 135 تا 140 درجه افزایش دهیم. این همچنین زاویه چنگک لبه بیرونی را کاهش می‌دهد و براده‌های حفاری را باریک می‌کند تا برداشتن آنها آسان‌تر شود. با این حال، افزایش زاویه راس، لبه اسکنه مته را گسترده تر می کند و در نتیجه مقاومت برش بالاتری خواهد داشت. بنابراین باید لبه اسکنه مته را آسیاب کنیم. پس از آسیاب، زاویه اریب لبه اسکنه باید بین 47 درجه تا 55 درجه باشد و زاویه چنگک باید 3 تا 5 درجه باشد. هنگام آسیاب کردن لبه اسکنه باید گوشه بین لبه برش و سطح استوانه ای شکل را گرد کنیم تا استحکام لبه اسکنه افزایش یابد.

مواد فولادی ضد زنگ دارای مدول الاستیک کوچکی هستند، به این معنی که فلز زیر لایه تراشه بازیابی الاستیک زیادی دارد و در طول پردازش سخت می شود. اگر زاویه فاصله خیلی کوچک باشد، سایش سطح کناری مته تسریع می‌شود، دمای برش افزایش می‌یابد و عمر مته کاهش می‌یابد. بنابراین لازم است که زاویه ریلی به طور مناسب افزایش یابد. با این حال، اگر زاویه تسکین بیش از حد بزرگ باشد، لبه اصلی مته نازک می شود و سفتی لبه اصلی کاهش می یابد. به طور کلی زاویه تسکین 12 تا 15 درجه ترجیح داده می شود. به منظور باریک کردن براده های مته و تسهیل براده برداری، همچنین لازم است که شیارهای براده ای پلکانی روی دو سطح کناری مته باز شوند.

2) هنگام انتخاب مقدار برش برای حفاری، انتخاب زمانی که نوبت به برش می رسد، نقطه شروع باید کاهش دمای برش باشد. برش با سرعت بالا باعث افزایش دمای برش می شود که به نوبه خود سایش ابزار را تشدید می کند. بنابراین مهمترین جنبه برش، انتخاب سرعت برش مناسب است. به طور کلی، سرعت برش توصیه شده بین 12-15 متر در دقیقه است. از طرف دیگر، نرخ تغذیه تأثیر کمی بر عمر ابزار دارد. با این حال، اگر نرخ تغذیه خیلی کم باشد، ابزار به لایه سخت شده بریده می شود که باعث بدتر شدن سایش می شود. اگر نرخ تغذیه خیلی زیاد باشد، زبری سطح نیز بدتر می شود. با در نظر گرفتن دو عامل فوق، نرخ خوراک توصیه شده بین 0.32 تا 0.50mm/r می باشد.

3) انتخاب سیال برش: به منظور کاهش دمای برش در حین حفاری، امولسیون می تواند به عنوان محیط خنک کننده استفاده شود.

2. پردازش Reaming

1) هنگام ریمینگ مواد فولادی ضد زنگ، معمولاً از ریمورهای کاربید استفاده می شود. ساختار و پارامترهای هندسی ریمر با ریمرهای معمولی متفاوت است. برای جلوگیری از گرفتگی براده ها در حین ریمینگ و افزایش استحکام دندان های کاتر، تعداد دندانه های ریمر معمولاً نسبتاً کم نگه داشته می شود. زاویه چنگک شن کش معمولاً بین 8 تا 12 درجه است، اگرچه در برخی موارد خاص می توان از زاویه شن کش 0 تا 5 درجه برای دستیابی به سرعت بالا استفاده کرد. زاویه فاصله معمولاً حدود 8 تا 12 درجه است.

زاویه انحراف اصلی بسته به سوراخ انتخاب می شود. به طور کلی، برای یک سوراخ عبوری، زاویه 15 درجه تا 30 درجه است، در حالی که برای یک سوراخ غیرگذر، 45 درجه است. برای تخلیه تراشه ها به سمت جلو هنگام باز کردن، می توان زاویه شیب لبه را حدود 10 درجه تا 20 درجه افزایش داد. عرض تیغه باید بین 0.1 تا 0.15 میلی متر باشد. مخروطی معکوس روی ریمر باید بزرگتر از ریمور معمولی باشد. گیره های کاربید معمولاً 0.25 تا 0.5 میلی متر / 100 میلی متر هستند، در حالی که گیره های فولادی با سرعت بالا از نظر مخروطی 0.1 تا 0.25 میلی متر / 100 میلی متر هستند.

قسمت اصلاحی ریمر معمولاً 65 تا 80 درصد طول ریمرهای معمولی است. طول قطعه استوانه ای معمولاً 40 تا 50 درصد طول ریمورهای معمولی است.

2) هنگام باز کردن، مهم است که مقدار تغذیه مناسب را انتخاب کنید، که باید بین 0.08 تا 0.4mm/r باشد، و سرعت برش که باید بین 10 تا 20 متر در دقیقه باشد. کمک هزینه ریزش ناهموار باید بین 0.2 تا 0.3 میلی متر باشد، در حالی که کمک هزینه ریزش باید بین 0.1 تا 0.2 میلی متر باشد. توصیه می شود از ابزارهای کاربید برای برشکاری خشن و از ابزارهای فولادی پرسرعت برای ریزکاری استفاده شود.

3) هنگام انتخاب سیال برش برای باز کردن مواد فولادی ضد زنگ، می توان از روغن سیستم تلفات کلی یا دی سولفید مولیبدن به عنوان محیط خنک کننده استفاده کرد.

3. پردازش خسته کننده

1) هنگام انتخاب مواد ابزار برای پردازش قطعات فولادی ضد زنگ، مهم است که نیروی برش و دمای بالا را در نظر بگیرید. کاربیدهایی با استحکام بالا و هدایت حرارتی خوب مانند کاربید YW یا YG توصیه می شود. برای تکمیل، درج کاربید YT14 و YT15 نیز ممکن است استفاده شود. ابزارهای مواد سرامیکی را می توان برای پردازش دسته ای استفاده کرد. با این حال، ذکر این نکته ضروری است که این مواد با چقرمگی بالا و سختی کاری شدید مشخص می شوند که باعث ارتعاش ابزار می شود و ممکن است باعث ایجاد ارتعاشات میکروسکوپی روی تیغه شود. بنابراین، هنگام انتخاب ابزار سرامیکی برای برش این مواد، چقرمگی میکروسکوپی باید در نظر گرفته شود. در حال حاضر، مواد α/βSialon به دلیل مقاومت عالی در برابر تغییر شکل در دمای بالا و سایش انتشار، انتخاب بهتری است. این با موفقیت در برش آلیاژهای مبتنی بر نیکل استفاده شده است و عمر مفید آن بسیار بیشتر از سرامیک های مبتنی بر Al2O3 است. سرامیک های تقویت شده با سبیل SiC نیز یک ماده ابزار موثر برای برش فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل است.

تیغه های CBN (نیترید بور مکعبی) برای پردازش قطعات کوئنچ شده ساخته شده از این مواد توصیه می شود. CBN از نظر سختی تنها پس از الماس با سطح سختی که می تواند به 7000 ~ 8000HV برسد، در رتبه دوم قرار دارد. مقاومت در برابر سایش بالایی دارد و می تواند دمای برش بالا تا 1200 درجه سانتی گراد را تحمل کند. علاوه بر این، از نظر شیمیایی بی اثر است و هیچ برهمکنشی شیمیایی با فلزات گروه آهن در دمای 1200 تا 1300 درجه سانتیگراد ندارد و برای پردازش مواد فولادی ضد زنگ ایده آل است. عمر ابزار آن می تواند ده ها برابر بیشتر از عمر ابزار کاربید یا سرامیکی باشد.

2) طراحی پارامترهای هندسی ابزار برای دستیابی به عملکرد برش کارآمد حیاتی است. ابزارهای کاربید به زاویه چنگک بزرگتری نیاز دارند تا فرآیند برش صاف و طول عمر بیشتر ابزار را تضمین کنند. زاویه چنگک باید در حدود 10 تا 20 درجه برای ماشینکاری خشن، 15 تا 20 درجه برای نیمه تمام و 20 تا 30 درجه برای تکمیل باشد. زاویه انحراف اصلی باید بر اساس صلبیت سیستم فرآیند انتخاب شود، با محدوده 30 تا 45 درجه برای صلبیت خوب و 60 تا 75 درجه برای صلبیت ضعیف. هنگامی که نسبت طول به قطر قطعه کار از ده برابر بیشتر شود، زاویه انحراف اصلی می تواند 90 درجه باشد.

هنگامی که از مواد فولادی ضد زنگ خسته کننده با ابزار سرامیکی استفاده می شود، معمولاً از زاویه چنگک منفی برای برش استفاده می شود که از -5 درجه تا -12 درجه متغیر است. این به تقویت تیغه کمک می کند و از مقاومت فشاری بالای ابزارهای سرامیکی نهایت بهره را می برد. اندازه زاویه‌ی تسکین مستقیماً بر سایش ابزار و استحکام تیغه‌ها تأثیر می‌گذارد و دامنه آن بین 5 تا 12 درجه است. تغییرات در زاویه انحراف اصلی بر نیروهای برش شعاعی و محوری و همچنین عرض و ضخامت برش تأثیر می گذارد. از آنجایی که ارتعاش می تواند برای ابزارهای برش سرامیکی مضر باشد، زاویه انحراف اصلی باید برای کاهش ارتعاش، معمولاً در محدوده 30 تا 75 درجه انتخاب شود.

هنگامی که از CBN به عنوان ماده ابزار استفاده می شود، پارامترهای هندسی ابزار باید شامل زاویه انحراف 0 تا 10 درجه، زاویه تسکین 12 تا 20 درجه و زاویه انحراف اصلی 45 درجه تا 90 درجه باشد.

3) هنگام تیز کردن سطح چنگک، مهم است که مقدار زبری را کم نگه دارید. این به این دلیل است که وقتی ابزار دارای مقدار کمی زبری باشد، به کاهش مقاومت جریان براده های برش کمک می کند و از مشکل چسبیدن تراشه ها به ابزار جلوگیری می کند. برای اطمینان از مقدار ناهمواری کوچک، توصیه می شود سطوح جلو و عقب ابزار را با دقت آسیاب کنید. این همچنین به جلوگیری از چسبیدن تراشه ها به چاقو کمک می کند.

4) تیز نگه داشتن لبه برش ابزار برای کاهش سختی کار مهم است. علاوه بر این، مقدار تغذیه و مقدار برش عقب باید معقول باشد تا از برش ابزار در لایه سخت شده جلوگیری شود، که می تواند بر طول عمر ابزار تأثیر منفی بگذارد.

5) توجه به فرآیند سنگ زنی تراشه شکن هنگام کار با فولاد ضد زنگ اهمیت دارد. این تراشه ها به دلیل ویژگی های قوی و سخت خود شناخته می شوند، بنابراین تراشه شکن روی سطح چنگک ابزار باید به درستی آسیاب شود. این کار شکستن، نگه داشتن و برداشتن تراشه ها را در طول فرآیند برش آسان تر می کند.

6) هنگام برش فولاد ضد زنگ، استفاده از سرعت کم و مقادیر زیاد خوراک توصیه می شود. برای خسته کردن با ابزار سرامیکی، انتخاب مقدار مناسب برش برای عملکرد بهینه بسیار مهم است. برای برش مداوم، مقدار برش باید بر اساس رابطه بین دوام سایش و مقدار برش انتخاب شود. برای برش متناوب باید مقدار برش مناسب بر اساس الگوی شکست ابزار تعیین شود.

از آنجایی که ابزارهای سرامیکی مقاومت بالایی در برابر حرارت و سایش دارند، تأثیر مقدار برش بر عمر سایش ابزار به اندازه ابزارهای کاربید قابل توجه نیست. به طور کلی هنگام استفاده از ابزارهای سرامیکی، نرخ تغذیه حساس ترین عامل برای شکستن ابزار است. بنابراین، هنگام حفاری قطعات فولادی ضد زنگ، سعی کنید بر اساس مواد قطعه کار و با توجه به قدرت ماشین ابزار، سفتی سیستم فرآیند و استحکام تیغه، سرعت برش بالا، مقدار زیادی برش پشتی و پیشروی نسبتاً کمی را انتخاب کنید.

7) هنگام کار با فولاد ضد زنگ، انتخاب سیال برش مناسب برای اطمینان از حفاری موفق مهم است. فولاد ضد زنگ مستعد اتصال است و اتلاف حرارت ضعیفی دارد، بنابراین سیال برش انتخاب شده باید دارای مقاومت چسبندگی و خواص اتلاف گرما باشد. به عنوان مثال، می توان از یک مایع برش با محتوای کلر بالا استفاده کرد.

علاوه بر این، محلول های آبی بدون روغن معدنی و بدون نیترات در دسترس هستند که اثرات خنک کنندگی، تمیز کنندگی، ضد زنگ و روان کنندگی خوبی دارند، مانند مایع برش مصنوعی H1L-2. با استفاده از سیال برش مناسب، می توان بر مشکلات مربوط به پردازش فولاد ضد زنگ غلبه کرد که منجر به بهبود عمر ابزار در حین حفاری، ریمینگ و حفاری، کاهش تیز کردن و تغییرات ابزار، بهبود راندمان تولید و پردازش سوراخ با کیفیت بالاتر می شود. این در نهایت می تواند شدت نیروی کار و هزینه های تولید را کاهش دهد و در عین حال به نتایج رضایت بخشی دست یابد.

در Anebon، ایده ما اولویت دادن به کیفیت و صداقت، ارائه کمک صادقانه و تلاش برای سود متقابل است. هدف ما ایجاد پیوسته عالی استقطعات فلزی تبدیل شدهو میکروقطعات فرز CNC. ما برای درخواست شما ارزش قائل هستیم و در اسرع وقت به شما پاسخ خواهیم داد.