Wat zijn de voor de hand liggende voordelen van CNC-onderdelen die roestvrij staal als grondstof gebruiken in vergelijking met staal en aluminiumlegeringen?
Roestvast staal is vanwege zijn unieke eigenschappen een uitstekende keuze voor uiteenlopende toepassingen. Het is zeer goed bestand tegen corrosie, waardoor het ideaal is voor gebruik in zware omgevingen zoals de maritieme, ruimtevaart- en chemische industrie. In tegenstelling tot staal en aluminiumlegeringen roest of corrodeert roestvrij staal niet gemakkelijk, wat de levensduur en betrouwbaarheid van de onderdelen vergroot.
Roestvast staal is bovendien ongelooflijk sterk en duurzaam, vergelijkbaar met staallegeringen en overtreft zelfs de sterkte van aluminiumlegeringen. Dit maakt het een uitstekende optie voor toepassingen die robuustheid en structurele integriteit vereisen, zoals de automobielsector, de lucht- en ruimtevaart en de bouwsector.
Een ander voordeel van roestvrij staal is dat het zijn mechanische eigenschappen behoudt, zowel bij hoge als bij lage temperaturen. Deze eigenschap maakt het geschikt voor toepassingen waarbij extreme temperatuurschommelingen optreden. Aluminiumlegeringen kunnen daarentegen bij hoge temperaturen een verminderde sterkte ervaren, en staal kan bij hogere temperaturen gevoelig zijn voor corrosie.
Roestvrij staal is ook inherent hygiënisch en eenvoudig schoon te maken. Dit maakt het een ideale keuze voor toepassingen in de medische, farmaceutische en voedselverwerkende industrie waar reinheid essentieel is. In tegenstelling tot staal heeft roestvrij staal geen extra coatings of behandelingen nodig om de hygiënische eigenschappen te behouden.
Hoewel roestvrij staal veel voordelen heeft, kunnen de verwerkingsproblemen ervan niet worden genegeerd.
De moeilijkheden bij het verwerken van roestvrijstalen materialen omvatten voornamelijk de volgende aspecten:
1. Hoge snijkracht en hoge snijtemperatuur
Dit materiaal bezit een hoge sterkte en aanzienlijke tangentiële spanning, en ondergaat aanzienlijke plastische vervorming tijdens het snijden, wat leidt tot een aanzienlijke snijkracht. Bovendien heeft het materiaal een slechte thermische geleidbaarheid, waardoor de snijtemperatuur stijgt. De hoge temperatuur concentreert zich vaak in het smalle gebied nabij de snijkant van het gereedschap, wat leidt tot een versnelde slijtage van het gereedschap.
2. Ernstige werkverharding
Austenitisch roestvast staal en sommige roestvaste staalsoorten met hoge temperatuurlegeringen hebben een austenitische structuur. Deze materialen hebben een grotere neiging om tijdens het snijden uit te harden, doorgaans meerdere malen meer dan gewoon koolstofstaal. Als gevolg hiervan werkt het snijgereedschap in het door het werk geharde gebied, wat de levensduur van het gereedschap verkort.
3. Gemakkelijk aan het mes te plakken
Zowel austenitisch roestvrij staal als martensitisch roestvrij staal delen de kenmerken van het produceren van sterke spanen en het genereren van hoge snijtemperaturen tijdens de verwerking. Dit kan resulteren in hechtings-, las- en andere hechtingsverschijnselen die de oppervlakteruwheid van het oppervlak kunnen verstorenmachinaal bewerkte onderdelen.
4. Versnelde slijtage van het gereedschap
De hierboven genoemde materialen bevatten elementen met een hoog smeltpunt, zijn zeer kneedbaar en genereren hoge snijtemperaturen. Deze factoren leiden tot een versnelde slijtage van het gereedschap, waardoor het regelmatig slijpen en vervangen van het gereedschap noodzakelijk is. Dit heeft een negatieve invloed op de productie-efficiëntie en verhoogt de gebruikskosten van het gereedschap. Om dit tegen te gaan, wordt aanbevolen de snelheid en voeding van de snijlijn te verlagen. Bovendien kunt u het beste gereedschappen gebruiken die specifiek zijn ontworpen voor de bewerking van roestvrij staal of hogetemperatuurlegeringen, en interne koeling gebruiken bij het boren en tappen.
Verwerkingstechnologie voor roestvrijstalen onderdelen
Door de bovenstaande analyse van verwerkingsproblemen zouden de verwerkingstechnologie en het bijbehorende gereedschapsparameterontwerp van roestvrij staal behoorlijk moeten verschillen van gewone structurele staalmaterialen. De specifieke verwerkingstechnologie is als volgt:
1. Boorverwerking
Bij het boren van roestvrijstalen materialen kan het bewerken van gaten moeilijk zijn vanwege hun slechte thermische geleidbaarheid en kleine elastische modulus. Om deze uitdaging te overwinnen, moeten geschikte gereedschapsmaterialen worden geselecteerd, moeten redelijke geometrische parameters van het gereedschap worden bepaald en moet de snijhoeveelheid van het gereedschap worden ingesteld. Voor het boren in dit soort materialen worden boren van materialen als W6Mo5Cr4V2Al en W2Mo9Cr4Co8 aanbevolen.
Boren gemaakt van hoogwaardige materialen hebben enkele nadelen. Ze zijn relatief duur en moeilijk te verkrijgen. Bij gebruik van de veelgebruikte W18Cr4V-standaard hogesnelheidsstaalboor zijn er enkele tekortkomingen. Zo is de tophoek te klein, zijn de geproduceerde spanen te breed om op tijd uit het gat te worden afgevoerd en is de snijvloeistof niet in staat de boor snel af te koelen. Bovendien veroorzaakt roestvrij staal, dat een slechte thermische geleider is, een concentratie van de snijtemperatuur op de snijkant. Dit kan gemakkelijk leiden tot brandwonden en afbrokkelen van de twee flankvlakken en de hoofdrand, waardoor de levensduur van de boor wordt verkort.
1) Geometrisch parameterontwerp van het gereedschap Bij het boren met een W18Cr4V Bij gebruik van een gewone hogesnelheidsstaalboor zijn de snijkracht en temperatuur voornamelijk geconcentreerd op de boorpunt. Om de duurzaamheid van het snijgedeelte van de boor te verbeteren, kunnen we de tophoek vergroten tot ongeveer 135°~140°. Hierdoor wordt ook de spaanhoek van de buitenrand kleiner en worden de boorspanen smaller, zodat ze gemakkelijker kunnen worden verwijderd. Door de tophoek te vergroten wordt de beitelrand van de boor echter breder, wat resulteert in een hogere snijweerstand. Daarom moeten we de beitelrand van de boor slijpen. Na het slijpen moet de schuine hoek van de beitelrand tussen 47° en 55° liggen, en de hellingshoek moet 3°~5° zijn. Bij het slijpen van de beitelrand moeten we de hoek tussen de snijkant en het cilindrische oppervlak afronden om de sterkte van de beitelrand te vergroten.
Roestvaststalen materialen hebben een kleine elastische modulus, wat betekent dat het metaal onder de spaanlaag een groot elastisch herstel en verharding heeft tijdens de verwerking. Als de vrije hoek te klein is, zal de slijtage van het flankoppervlak van de boor worden versneld, zal de snijtemperatuur worden verhoogd en zal de levensduur van de boor worden verkort. Daarom is het noodzakelijk om de ontlastingshoek op passende wijze te vergroten. Als de ontlastingshoek echter te groot is, wordt de hoofdrand van de boor dun en wordt de stijfheid van de hoofdrand verminderd. Een ontlastingshoek van 12° tot 15° verdient doorgaans de voorkeur. Om de boorspanen smaller te maken en de spanenafvoer te vergemakkelijken, is het ook nodig om verspringende spanengroeven op de twee flankvlakken van de boor te openen.
2) Bij het selecteren van de snijhoeveelheid voor het boren moet het uitgangspunt zijn het verlagen van de snijtemperatuur. Snijden met hoge snelheid resulteert in een hogere snijtemperatuur, wat op zijn beurt de slijtage van het gereedschap verergert. Daarom is het belangrijkste aspect van het snijden het selecteren van de juiste snijsnelheid. Over het algemeen ligt de aanbevolen snijsnelheid tussen 12 en 15 m/min. De voedingssnelheid heeft daarentegen weinig invloed op de standtijd. Als de voedingssnelheid echter te laag is, zal het gereedschap in de uitgeharde laag snijden, wat de slijtage zal verergeren. Bij een te hoge voedingssnelheid zal ook de oppervlakteruwheid verslechteren. Rekening houdend met de bovenstaande twee factoren ligt de aanbevolen voedingssnelheid tussen 0,32 en 0,50 mm/omw.
3) Keuze van snijvloeistof: Om de snijtemperatuur tijdens het boren te verlagen, kan emulsie als koelmedium worden gebruikt.
2. Ruimverwerking
1) Bij het ruimen van roestvrijstalen materialen worden vaak carbideruimers gebruikt. De structuur en geometrische parameters van de ruimer verschillen van die van gewone ruimers. Om verstopping van spanen tijdens het ruimen te voorkomen en de sterkte van de freestanden te vergroten, wordt het aantal ruimertanden over het algemeen relatief laag gehouden. De hellingshoek van de ruimer ligt gewoonlijk tussen 8° en 12°, hoewel in sommige specifieke gevallen een hellingshoek van 0° tot 5° kan worden gebruikt om ruimen op hoge snelheid te bereiken. De vrije hoek bedraagt doorgaans ongeveer 8° tot 12°.
De belangrijkste declinatiehoek wordt gekozen afhankelijk van het gat. Over het algemeen bedraagt de hoek voor een doorgaand gat 15° tot 30°, terwijl deze voor een niet-doorgaand gat 45° bedraagt. Om spanen bij het ruimen naar voren af te voeren, kan de hellingshoek van de rand met ongeveer 10° tot 20° worden vergroot. De bladbreedte moet tussen 0,1 en 0,15 mm liggen. De omgekeerde tapsheid op de ruimer moet groter zijn dan die van gewone ruimers. De hardmetalen ruimers zijn over het algemeen 0,25 tot 0,5 mm/100 mm, terwijl de stalen ruimers met hoge snelheid 0,1 tot 0,25 mm/100 mm zijn qua tapsheid.
Het correctiegedeelte van de ruimer bedraagt doorgaans 65% tot 80% van de lengte van gewone ruimers. De lengte van het cilindrische deel is gewoonlijk 40% tot 50% van die van gewone ruimers.
2) Bij het ruimen is het belangrijk om de juiste voedingshoeveelheid te kiezen, die tussen 0,08 en 0,4 mm/omw moet liggen, en de snijsnelheid, die tussen 10 en 20 m/min moet liggen. De ruwe ruimruimte moet tussen 0,2 en 0,3 mm liggen, terwijl de fijne ruimruimte tussen 0,1 en 0,2 mm moet liggen. Het wordt aanbevolen om hardmetalen gereedschappen te gebruiken voor ruw ruimen, en snelstaalgereedschappen voor fijn ruimen.
3) Bij het selecteren van de snijvloeistof voor het ruimen van roestvrijstalen materialen kan total loss systeemolie of molybdeendisulfide als koelmedium worden gebruikt.
3. Saaie verwerking
1) Bij het selecteren van gereedschapsmateriaal voor het bewerken van roestvrijstalen onderdelen is het belangrijk om rekening te houden met de hoge snijkracht en temperatuur. Carbiden met hoge sterkte en goede thermische geleidbaarheid, zoals YW- of YG-carbide, worden aanbevolen. Voor het nabewerken kunnen ook hardmetalen YT14- en YT15-wisselplaten worden gebruikt. Voor batchverwerking kunnen keramische materiaalgereedschappen worden gebruikt. Het is echter belangrijk op te merken dat deze materialen worden gekenmerkt door een hoge taaiheid en ernstige verharding, waardoor het gereedschap gaat trillen en dit kan resulteren in microscopische trillingen op het blad. Daarom moet bij het selecteren van keramische gereedschappen voor het snijden van deze materialen rekening worden gehouden met microscopische taaiheid. Momenteel is α/βSialon-materiaal een betere keuze vanwege de uitstekende weerstand tegen vervorming bij hoge temperaturen en diffusieslijtage. Het is met succes gebruikt bij het snijden van legeringen op nikkelbasis en de levensduur is veel groter dan die van keramiek op Al2O3-basis. Met SiC versterkt keramiek is ook een effectief gereedschapsmateriaal voor het snijden van roestvrij staal of legeringen op nikkelbasis.
CBN-bladen (kubisch boornitride) worden aanbevolen voor het verwerken van geharde onderdelen gemaakt van deze materialen. CBN staat qua hardheid op de tweede plaats na diamant, met een hardheidsniveau dat kan oplopen tot 7000~8000HV. Het heeft een hoge slijtvastheid en is bestand tegen hoge snijtemperaturen tot 1200°C. Bovendien is het chemisch inert en heeft het geen chemische interactie met metalen uit de ijzergroep bij 1200 tot 1300 °C, waardoor het ideaal is voor de verwerking van roestvrijstalen materialen. De standtijd kan tientallen keren langer zijn dan die van hardmetalen of keramische gereedschappen.
2) Het ontwerp van de geometrische gereedschapsparameters is van cruciaal belang voor het bereiken van efficiënte snijprestaties. Hardmetalen gereedschappen vereisen een grotere spaanhoek om een soepel snijproces en een langere standtijd te garanderen. De spaanhoek moet ongeveer 10° tot 20° bedragen voor voorbewerking, 15° tot 20° voor semi-nabewerking en 20° tot 30° voor nabewerking. De belangrijkste doorbuigingshoek moet worden gekozen op basis van de stijfheid van het processysteem, met een bereik van 30° tot 45° voor goede stijfheid en 60° tot 75° voor slechte stijfheid. Wanneer de lengte-diameterverhouding van het werkstuk groter is dan tien keer, kan de hoofdafbuighoek 90° bedragen.
Bij het boren van roestvrijstalen materialen met keramisch gereedschap wordt doorgaans een negatieve spaanhoek gebruikt, variërend van -5° tot -12°. Dit helpt het blad te versterken en maakt optimaal gebruik van de hoge druksterkte van keramisch gereedschap. De grootte van de ontlastingshoek heeft rechtstreeks invloed op de slijtage van het gereedschap en de bladsterkte, met een bereik van 5° tot 12°. Veranderingen in de hoofdafbuighoek beïnvloeden de radiale en axiale snijkrachten, evenals de snijbreedte en -dikte. Omdat trillingen schadelijk kunnen zijn voor keramische snijgereedschappen, moet de belangrijkste afbuighoek worden gekozen om trillingen te verminderen, meestal in het bereik van 30° tot 75°.
Wanneer CBN als gereedschapsmateriaal wordt gebruikt, moeten de geometrische parameters van het gereedschap een hellingshoek van 0° tot 10°, een ontlastingshoek van 12° tot 20° en een hoofdafbuighoek van 45° tot 90° omvatten.
3) Bij het slijpen van het harkoppervlak is het belangrijk om de ruwheidswaarde klein te houden. Dit komt omdat wanneer het gereedschap een kleine ruwheidswaarde heeft, dit helpt bij het verminderen van de stromingsweerstand van snijspanen en het probleem vermijdt dat spanen aan het gereedschap blijven kleven. Om een kleine ruwheidswaarde te garanderen, wordt aanbevolen om de voor- en achterkant van het gereedschap zorgvuldig te slijpen. Dit zal ook helpen voorkomen dat spanen aan het mes blijven plakken.
4) Het is belangrijk om de snijkant van het gereedschap scherp te houden om verharding door het werk te verminderen. Bovendien moeten de voedingshoeveelheid en de hoeveelheid terugsnijding redelijk zijn om te voorkomen dat het gereedschap in de geharde laag snijdt, wat een negatieve invloed zou kunnen hebben op de levensduur van het gereedschap.
5) Bij het werken met RVS is het belangrijk om aandacht te besteden aan het slijpproces van de spaanbreker. Deze spanen staan bekend om hun sterke en taaie eigenschappen, dus de spaanbreker op het harkoppervlak van het gereedschap moet goed worden geslepen. Dit maakt het gemakkelijker om spanen te breken, vast te houden en te verwijderen tijdens het snijproces.
6) Bij het snijden van roestvrij staal wordt aanbevolen een lage snelheid en grote voedingshoeveelheden te gebruiken. Bij het kotteren met keramisch gereedschap is het selecteren van de juiste snijhoeveelheid cruciaal voor optimale prestaties. Voor continu snijden moet de snijhoeveelheid worden gekozen op basis van de relatie tussen slijtvastheid en snijhoeveelheid. Voor intermitterend snijden moet de juiste snijhoeveelheid worden bepaald op basis van het gereedschapsbreukpatroon.
Omdat keramische gereedschappen een uitstekende hitte- en slijtvastheid hebben, is de invloed van de snijhoeveelheid op de levensduur van het gereedschap niet zo groot als bij hardmetalen gereedschappen. Over het algemeen is bij het gebruik van keramische gereedschappen de voedingssnelheid de meest gevoelige factor voor gereedschapsbreuk. Probeer daarom bij het boren van roestvrijstalen onderdelen een hoge snijsnelheid, een grote terugsnijsnelheid en een relatief kleine voorwaartse beweging te selecteren, gebaseerd op het materiaal van het werkstuk en afhankelijk van het vermogen van de machine, de stijfheid van het processysteem en de bladsterkte.
7) Bij het werken met roestvrij staal is het belangrijk om de juiste snijvloeistof te kiezen om succesvol kotteren te garanderen. Roestvast staal is gevoelig voor hechting en heeft een slechte warmteafvoer, dus de geselecteerde snijvloeistof moet een goede hechtweerstand en warmteafvoerende eigenschappen hebben. Er kan bijvoorbeeld een snijvloeistof met een hoog chloorgehalte worden gebruikt.
Daarnaast zijn er minerale olievrije, nitraatvrije waterige oplossingen verkrijgbaar die goede koelende, reinigende, roestwerende en smerende effecten hebben, zoals de H1L-2 synthetische snijvloeistof. Door het gebruik van de juiste snijvloeistof kunnen de problemen die gepaard gaan met de verwerking van roestvrij staal worden overwonnen, wat resulteert in een verbeterde standtijd tijdens het boren, ruimen en kotteren, minder gereedschapsslijpen en -wisselingen, verbeterde productie-efficiëntie en een hogere kwaliteit van de gatverwerking. Dit kan uiteindelijk de arbeidsintensiteit en de productiekosten verlagen en tegelijkertijd bevredigende resultaten opleveren.
Bij Anebon is het ons idee om prioriteit te geven aan kwaliteit en eerlijkheid, oprechte hulp te bieden en te streven naar wederzijdse winst. Wij streven ernaar om consequent excellentie te creërengedraaide metalen onderdelenen microCNC-freesonderdelen. Wij stellen uw vraag op prijs en zullen zo snel mogelijk reageren.
Posttijd: 24 april 2024