Koje su očite prednosti CNC dijelova koji koriste nehrđajući čelik kao sirovinu u usporedbi s čelikom i aluminijskim legurama?
Nehrđajući čelik izvrstan je izbor za različite primjene zbog svojih jedinstvenih svojstava. Vrlo je otporan na koroziju, što ga čini idealnim za upotrebu u teškim okruženjima poput pomorske, zrakoplovne i kemijske industrije. Za razliku od čelika i aluminijskih legura, nehrđajući čelik ne hrđa i ne korodira lako, što povećava dugovječnost i pouzdanost dijelova.
Nehrđajući čelik također je nevjerojatno jak i izdržljiv, usporediv s legurama čelika i čak nadmašuje čvrstoću aluminijskih legura. To ga čini izvrsnom opcijom za primjene koje zahtijevaju robusnost i strukturni integritet, kao što su automobilska industrija, zrakoplovstvo i građevinarstvo.
Još jedna prednost nehrđajućeg čelika je to što zadržava svoja mehanička svojstva i na visokim i na niskim temperaturama. Ova karakteristika ga čini prikladnim za primjene u kojima se susreću s ekstremnim temperaturnim varijacijama. Nasuprot tome, aluminijske legure mogu imati smanjenu čvrstoću na visokim temperaturama, a čelik može biti osjetljiv na koroziju na povišenim temperaturama.
Nehrđajući čelik također je sam po sebi sanitarni i jednostavan za čišćenje. To ga čini idealnim izborom za primjene u medicinskoj, farmaceutskoj i prehrambenoj industriji gdje je čistoća ključna. Za razliku od čelika, nehrđajući čelik ne zahtijeva dodatne premaze ili tretmane za održavanje svojih higijenskih svojstava.
Iako nehrđajući čelik ima mnoge prednosti, ne mogu se zanemariti njegove teškoće u obradi.
Poteškoće u obradi materijala od nehrđajućeg čelika uglavnom uključuju sljedeće aspekte:
1. Velika sila rezanja i visoka temperatura rezanja
Ovaj materijal posjeduje veliku čvrstoću i značajna tangencijalna naprezanja, a tijekom rezanja doživljava značajne plastične deformacije, što dovodi do značajne sile rezanja. Štoviše, materijal ima lošu toplinsku vodljivost, što uzrokuje porast temperature rezanja. Visoka temperatura često je koncentrirana u uskom području blizu oštrice alata, što dovodi do ubrzanog trošenja alata.
2. Teško otvrdnjavanje radom
Austenitni nehrđajući čelik i neki visokotemperaturni legirani nehrđajući čelici imaju austenitnu strukturu. Ovi materijali imaju veću tendenciju otvrdnjavanja tijekom rezanja, obično nekoliko puta više od običnog ugljičnog čelika. Kao rezultat toga, alat za rezanje radi u očvrslom području, što skraćuje vijek trajanja alata.
3. Lako se lijepi na nož
I austenitni nehrđajući čelik i martenzitni nehrđajući čelik dijele karakteristike stvaranja jakih strugotina i stvaranja visokih temperatura rezanja tijekom obrade. To može rezultirati prianjanjem, zavarivanjem i drugim fenomenima lijepljenja koji mogu utjecati na hrapavost površineobrađeni dijelovi.
4. Ubrzano trošenje alata
Gore navedeni materijali sadrže elemente s visokim talištem, vrlo su savitljivi i stvaraju visoke temperature rezanja. Ovi čimbenici dovode do ubrzanog trošenja alata, što zahtijeva često oštrenje i zamjenu alata. To negativno utječe na učinkovitost proizvodnje i povećava troškove korištenja alata. Kako bi se to spriječilo, preporuča se smanjiti brzinu rezne niti i posmak. Osim toga, najbolje je koristiti alate posebno dizajnirane za obradu nehrđajućeg čelika ili visokotemperaturnih legura, te koristiti unutarnje hlađenje prilikom bušenja i narezivanja navoja.
Tehnologija obrade dijelova od nehrđajućeg čelika
Kroz gornju analizu poteškoća u obradi, tehnologija obrade i srodni dizajn parametara alata nehrđajućeg čelika trebali bi biti prilično različiti od uobičajenih konstrukcijskih čeličnih materijala. Specifična tehnologija obrade je sljedeća:
1. Obrada bušenjem
Prilikom bušenja materijala od nehrđajućeg čelika, obrada rupa može biti teška zbog njihove slabe toplinske vodljivosti i malog modula elastičnosti. Da bi se prevladao ovaj izazov, potrebno je odabrati odgovarajuće materijale alata, odrediti razumne geometrijske parametre alata i postaviti količinu rezanja alata. Za bušenje ovih vrsta materijala preporučuju se svrdla izrađena od materijala kao što su W6Mo5Cr4V2Al i W2Mo9Cr4Co8.
Svrdla izrađena od visokokvalitetnih materijala imaju neke nedostatke. Relativno su skupi i teško ih je kupiti. Pri korištenju uobičajenog standardnog svrdla za brzorezni čelik W18Cr4V postoje neki nedostaci. Na primjer, kut vrha je premalen, strugotine su preširoke da bi se na vrijeme izbacile iz rupe, a tekućina za rezanje ne može brzo ohladiti svrdlo. Štoviše, nehrđajući čelik, kao loš toplinski vodič, uzrokuje koncentraciju temperature rezanja na oštrici. To može lako dovesti do opeklina i pucanja dviju bočnih površina i glavnog ruba, smanjujući životni vijek svrdla.
1) Dizajn geometrijskih parametara alata Kod bušenja s W18Cr4V Kada koristite obično svrdlo od brzoreznog čelika, sila rezanja i temperatura uglavnom su koncentrirani na vrhu svrdla. Kako bismo poboljšali izdržljivost reznog dijela svrdla, možemo povećati vrhni kut na oko 135°~140°. Ovo će također smanjiti kut nagiba vanjskog ruba i suziti strugotine od bušenja kako bi ih se lakše uklonilo. Međutim, povećanje tjemenog kuta učinit će rub dlijeta svrdla širim, što će rezultirati većim otporom rezanju. Stoga moramo brusiti rub dlijeta svrdla. Nakon brušenja, kut skošenja ruba dlijeta trebao bi biti između 47° do 55°, a nagibni kut trebao bi biti 3°~5°. Tijekom brušenja ruba dlijeta, trebali bismo zaokružiti kut između oštrice i cilindrične površine kako bismo povećali čvrstoću ruba dlijeta.
Materijali od nehrđajućeg čelika imaju mali modul elastičnosti, što znači da metal ispod sloja strugotine ima veliki elastični oporavak i otvrdnuće tijekom obrade. Ako je kut zazora premalen, trošenje bočne površine svrdla će se ubrzati, temperatura rezanja će se povećati, a vijek trajanja svrdla će se smanjiti. Stoga je potrebno odgovarajuće povećati kut rasterećenja. Međutim, ako je kut rasterećenja prevelik, glavni rub svrdla će postati tanak, a krutost glavnog ruba će se smanjiti. Općenito se preferira reljefni kut od 12° do 15°. Kako bi se strugotina suzila i olakšalo uklanjanje strugotine, također je potrebno otvoriti raspoređene utore za strugotinu na dvije bočne površine svrdla.
2) Prilikom odabira količine rezanja za bušenje, odabir Kada se radi o rezanju, početna točka treba biti smanjenje temperature rezanja. Rezanje velikom brzinom rezultira povećanom temperaturom rezanja, što zauzvrat pogoršava trošenje alata. Stoga je najvažniji aspekt rezanja odabir odgovarajuće brzine rezanja. Općenito, preporučena brzina rezanja je između 12-15 m/min. Brzina napredovanja, s druge strane, ima mali utjecaj na vijek trajanja alata. Međutim, ako je posmak prenizak, alat će zarezati otvrdnuti sloj, što će pogoršati trošenje. Ako je brzina napredovanja previsoka, hrapavost površine će se također pogoršati. Uzimajući u obzir gornja dva čimbenika, preporučena brzina napredovanja je između 0,32 i 0,50 mm/r.
3) Odabir tekućine za rezanje: Kako bi se smanjila temperatura rezanja tijekom bušenja, emulzija se može koristiti kao rashladni medij.
2. Obrada razvrtanjem
1) Kod razvrtanja materijala od nehrđajućeg čelika obično se koriste karbidna razvrtala. Struktura i geometrijski parametri razvrtala razlikuju se od običnih razvrtala. Kako bi se spriječilo začepljenje strugotine tijekom razvrtanja i povećala čvrstoća zubaca rezača, broj zubaca razvrtala općenito se održava relativno niskim. Nagibni kut razvrtala obično je između 8° i 12°, iako se u nekim specifičnim slučajevima može koristiti nagibni kut od 0° do 5° za postizanje velike brzine razvrtanja. Kut zazora općenito je oko 8° do 12°.
Glavni kut deklinacije odabire se ovisno o rupi. Općenito, za prolazni otvor, kut je 15° do 30°, dok je za neprolazni otvor 45°. Za izbacivanje strugotine prema naprijed prilikom razvrtanja, kut nagiba ruba može se povećati za oko 10° do 20°. Širina oštrice treba biti između 0,1 do 0,15 mm. Obrnuti konus na razvrtaču trebao bi biti veći nego kod običnih razvrtala. Razvrtala od tvrdog metala općenito su 0,25 do 0,5 mm/100 mm, dok su razvrtala od brzoreznog čelika 0,1 do 0,25 mm/100 mm u smislu konusa.
Korekcijski dio razvrtala općenito iznosi 65% do 80% duljine običnih razvrtala. Dužina cilindričnog dijela obično je 40% do 50% duljine običnih razvrtala.
2) Prilikom razvrtanja, važno je odabrati pravu količinu posmaka, koja bi trebala biti između 0,08 do 0,4 mm/r, i brzinu rezanja, koja bi trebala biti u rasponu između 10 do 20 m/min. Dopuštenje za grubo razvrtanje treba biti između 0,2 do 0,3 mm, dok bi dopuštenje za fino razvrtanje trebalo biti između 0,1 do 0,2 mm. Za grubo razvrtanje preporučuje se korištenje alata od tvrdog metala, a za fino razvrtanje alata od brzoreznog čelika.
3) Pri odabiru tekućine za rezanje za razvrtanje materijala od nehrđajućeg čelika, kao medij za hlađenje može se koristiti ulje sustava s ukupnim gubicima ili molibden disulfid.
3. Boring obrada
1) Prilikom odabira materijala alata za obradu dijelova od nehrđajućeg čelika, važno je uzeti u obzir veliku snagu rezanja i temperaturu. Preporučuju se karbidi visoke čvrstoće i dobre toplinske vodljivosti, poput YW ili YG karbida. Za završnu obradu također se mogu koristiti YT14 i YT15 karbidni umetci. Alati za keramičke materijale mogu se koristiti za serijsku obradu. Međutim, važno je napomenuti da su ovi materijali karakterizirani visokom žilavošću i teškim radnim otvrdnućem, što će uzrokovati vibriranje alata i može rezultirati mikroskopskim vibracijama na oštrici. Stoga pri odabiru keramičkih alata za rezanje ovih materijala treba uzeti u obzir mikroskopsku žilavost. Trenutno je α/βSialon materijal bolji izbor zbog njegove izvrsne otpornosti na visokotemperaturnu deformaciju i trošenje difuzijom. Uspješno se koristi za rezanje legura na bazi nikla, a njegov vijek trajanja daleko premašuje keramiku na bazi Al2O3. SiC keramika ojačana brkovima također je učinkovit alatni materijal za rezanje nehrđajućeg čelika ili legura na bazi nikla.
CBN (kubni bor nitrid) oštrice se preporučuju za obradu kaljenih dijelova izrađenih od ovih materijala. CBN je odmah nakon dijamanta u smislu tvrdoće, s razinom tvrdoće koja može doseći 7000~8000HV. Ima visoku otpornost na trošenje i može izdržati visoke temperature rezanja do 1200°C. Nadalje, kemijski je inertan i nema kemijske interakcije s metalima skupine željeza na 1200 do 1300°C, što ga čini idealnim za obradu materijala od nehrđajućeg čelika. Njegov vijek trajanja alata može biti nekoliko desetaka puta duži od vijeka trajanja alata od karbida ili keramike.
2) Dizajn geometrijskih parametara alata je kritičan za postizanje učinkovite izvedbe rezanja. Alati od tvrdog metala zahtijevaju veći nagibni kut kako bi se osigurao gladak proces rezanja i dulji vijek trajanja alata. Kut nagiba trebao bi biti oko 10° do 20° za grubu obradu, 15° do 20° za poluzavršnu obradu i 20° do 30° za završnu obradu. Glavni kut otklona treba odabrati na temelju krutosti procesnog sustava, s rasponom od 30° do 45° za dobru krutost i 60° do 75° za lošu krutost. Kada omjer duljine i promjera izratka premašuje deset puta, glavni kut otklona može biti 90°.
Kada se koriste materijali od nehrđajućeg čelika za bušenje s keramičkim alatima, negativni nagibni kut općenito se koristi za rezanje, u rasponu od -5° do -12°. To pomaže ojačati oštricu i u potpunosti iskorištava prednost visoke tlačne čvrstoće keramičkih alata. Veličina rasterećenog kuta izravno utječe na trošenje alata i čvrstoću oštrice, s rasponom od 5° do 12°. Promjene u glavnom kutu otklona utječu na radijalne i aksijalne sile rezanja, kao i na širinu i debljinu rezanja. Budući da vibracije mogu biti štetne za keramičke alate za rezanje, glavni kut otklona treba odabrati kako bi se smanjile vibracije, obično u rasponu od 30° do 75°.
Kada se CBN koristi kao materijal alata, geometrijski parametri alata trebaju uključivati nagibni kut od 0° do 10°, reljefni kut od 12° do 20° i glavni kut otklona od 45° do 90°.
3) Prilikom oštrenja nagibne površine, važno je da vrijednost hrapavosti bude mala. To je zato što kada alat ima malu vrijednost hrapavosti, pomaže u smanjenju otpora protoka strugotine pri rezanju i izbjegava problem lijepljenja strugotine za alat. Kako bi se osigurala mala vrijednost hrapavosti, preporuča se pažljivo brušenje prednje i stražnje površine alata. To će također pomoći u izbjegavanju lijepljenja strugotine za nož.
4) Važno je da oštrica alata bude oštra kako bi se smanjilo otvrdnjavanje. Dodatno, količina dodavanja i količina povratnog rezanja trebaju biti razumni kako bi se izbjeglo zasijecanje alata u očvrsli sloj, što bi moglo negativno utjecati na životni vijek alata.
5) Važno je obratiti pozornost na proces brušenja lomača strugotine kada radite s nehrđajućim čelikom. Ova strugotina poznata je po svojim jakim i čvrstim karakteristikama, tako da lomilicu strugotine na nagnutoj površini alata treba pravilno brusiti. To će olakšati lomljenje, držanje i uklanjanje strugotine tijekom procesa rezanja.
6) Prilikom rezanja nehrđajućeg čelika, preporuča se koristiti malu brzinu i velike količine dodavanja. Za bušenje s keramičkim alatima, odabir prave količine rezanja ključan je za optimalnu izvedbu. Za kontinuirano rezanje, količinu rezanja treba odabrati na temelju odnosa između trajnosti trošenja i količine rezanja. Za povremeno rezanje, odgovarajuću količinu rezanja treba odrediti na temelju uzorka loma alata.
Budući da keramički alati imaju izvrsnu otpornost na toplinu i habanje, utjecaj količine rezanja na vijek trajanja alata nije tako značajan kao kod alata od tvrdog metala. Općenito, kada se koriste keramički alati, brzina napredovanja je najosjetljiviji faktor za lomljenje alata. Stoga, kada bušite dijelove od nehrđajućeg čelika, pokušajte odabrati veliku brzinu rezanja, veliku količinu zadnjeg rezanja i relativno malo napredovanje, na temelju materijala izratka i ovisno o snazi alatnog stroja, krutosti procesnog sustava i snazi oštrice.
7) Kada radite s nehrđajućim čelikom, važno je odabrati pravu tekućinu za rezanje kako biste osigurali uspješno bušenje. Nehrđajući čelik je sklon lijepljenju i ima slabu disipaciju topline, tako da odabrana tekućina za rezanje mora imati dobru otpornost na lijepljenje i svojstva disipacije topline. Na primjer, može se koristiti tekućina za rezanje s visokim sadržajem klora.
Osim toga, dostupne su vodene otopine bez mineralnog ulja i nitrata koje imaju dobre učinke hlađenja, čišćenja, zaštite od hrđe i podmazivanja, kao što je H1L-2 sintetička tekućina za rezanje. Korištenjem odgovarajuće tekućine za rezanje mogu se prevladati poteškoće povezane s obradom nehrđajućeg čelika, što rezultira poboljšanim vijekom trajanja alata tijekom bušenja, razvrtanja i bušenja, smanjenim oštrenjem i izmjenama alata, poboljšanom proizvodnom učinkovitosti i kvalitetnijom obradom rupa. To u konačnici može smanjiti intenzitet rada i troškove proizvodnje uz postizanje zadovoljavajućih rezultata.
U Anebonu, naša ideja je dati prednost kvaliteti i poštenju, pružiti iskrenu pomoć i težiti zajedničkoj dobiti. Cilj nam je dosljedno stvarati izvrsnotokareni metalni dijelovii mikroCNC dijelovi za glodanje. Cijenimo vaš upit i odgovorit ćemo vam u najkraćem mogućem roku.
Vrijeme objave: 24. travnja 2024