Hva er de åpenbare fordelene med CNC-deler som bruker rustfritt stål som råmateriale sammenlignet med stål og aluminiumslegeringer?
Rustfritt stål er et utmerket valg for en rekke bruksområder på grunn av dets unike egenskaper. Den er svært motstandsdyktig mot korrosjon, noe som gjør den ideell for bruk i tøffe miljøer som marine, romfart og kjemisk industri. I motsetning til stål og aluminiumslegeringer, ruster eller korroderer ikke rustfritt stål lett, noe som øker levetiden og påliteligheten til delene.
Rustfritt stål er også utrolig sterkt og holdbart, sammenlignbart med stållegeringer og overgår til og med styrken til aluminiumslegeringer. Dette gjør det til et flott alternativ for applikasjoner som krever robusthet og strukturell integritet, for eksempel bilindustri, romfart og konstruksjon.
En annen fordel med rustfritt stål er at det opprettholder sine mekaniske egenskaper ved både høye og lave temperaturer. Denne egenskapen gjør den egnet for applikasjoner der det oppstår ekstreme temperaturvariasjoner. Derimot kan aluminiumslegeringer oppleve redusert styrke ved høye temperaturer, og stål kan være utsatt for korrosjon ved høye temperaturer.
Rustfritt stål er også iboende sanitært og enkelt å rengjøre. Dette gjør det til et ideelt valg for applikasjoner i medisinsk, farmasøytisk og næringsmiddelindustri hvor renslighet er avgjørende. I motsetning til stål krever ikke rustfritt stål ytterligere belegg eller behandlinger for å opprettholde sine hygieniske egenskaper.
Selv om rustfritt stål har mange fordeler, kan dets prosesseringsvansker ikke ignoreres.
Vanskelighetene med å behandle materialer av rustfritt stål inkluderer hovedsakelig følgende aspekter:
1. Høy skjærekraft og høy skjæretemperatur
Dette materialet har høy styrke og betydelig tangentiell spenning, og det gjennomgår betydelig plastisk deformasjon under kutting, noe som fører til en betydelig kuttekraft. Dessuten har materialet dårlig varmeledningsevne, noe som fører til at skjæretemperaturen øker. Den høye temperaturen er ofte konsentrert i det trange området nær verktøyets skjærekant, noe som fører til en akselerert slitasje på verktøyet.
2. Alvorlig arbeidsherding
Austenittisk rustfritt stål og noen høytemperaturlegerte rustfrie stål har en austenittisk struktur. Disse materialene har en høyere tendens til å herde under skjæring, typisk flere ganger mer enn vanlig karbonstål. Som et resultat opererer skjæreverktøyet i det herdede området, noe som forkorter verktøyets levetid.
3. Lett å feste til kniven
Både austenittisk rustfritt stål og martensittisk rustfritt stål deler egenskapene til å produsere sterke spon og generere høye skjæretemperaturer under bearbeiding. Dette kan føre til adhesjon, sveising og andre stikk-fenomener som kan forstyrre overflateruheten tilmaskinerte deler.
4. Akselerert verktøyslitasje
Materialene nevnt ovenfor inneholder elementer med høyt smeltepunkt, er svært formbare og genererer høye skjæretemperaturer. Disse faktorene fører til akselerert verktøyslitasje, noe som nødvendiggjør hyppig verktøysliping og utskifting. Dette påvirker produksjonseffektiviteten negativt og øker kostnadene ved bruk av verktøy. For å bekjempe dette anbefales det å redusere skjærelinjens hastighet og mating. I tillegg er det best å bruke verktøy spesielt utviklet for bearbeiding av rustfritt stål eller høytemperaturlegeringer, og å bruke intern kjøling ved boring og tapping.
Behandlingsteknologi for deler i rustfritt stål
Gjennom analysen ovenfor av prosesseringsvansker, bør prosesseringsteknologien og relatert verktøyparameterdesign av rustfritt stål være ganske forskjellig fra vanlige strukturelle stålmaterialer. Den spesifikke prosesseringsteknologien er som følger:
1. Borebehandling
Ved boring av rustfrie stålmaterialer kan hullbehandling være vanskelig på grunn av deres dårlige varmeledningsevne og lille elastisitetsmodul. For å overvinne denne utfordringen bør passende verktøymaterialer velges, rimelige geometriske parametere for verktøyet bør bestemmes, og skjæremengden til verktøyet bør stilles inn. Borekroner laget av materialer som W6Mo5Cr4V2Al og W2Mo9Cr4Co8 anbefales for boring av denne typen materialer.
Borer laget av materialer av høy kvalitet har noen ulemper. De er relativt dyre og vanskelige å kjøpe. Når du bruker den ofte brukte W18Cr4V standard høyhastighets stålbor, er det noen mangler. For eksempel er topvinkelen for liten, sponene som produseres er for brede til å slippes ut av hullet i tide, og skjærevæsken er ikke i stand til å avkjøle borkronen raskt. Dessuten forårsaker rustfritt stål, som er en dårlig termisk leder, konsentrasjon av skjæretemperaturen på skjærekanten. Dette kan lett føre til brannskader og avskalling av de to flankeflatene og hovedkanten, noe som reduserer borkronens levetid.
1) Verktøygeometrisk parameterdesign Ved boring med en W18Cr4V Ved bruk av en vanlig høyhastighets stålbor, er skjærekraften og temperaturen hovedsakelig konsentrert på borspissen. For å forbedre holdbarheten til den skjærende delen av borkronen, kan vi øke topvinkelen til omtrent 135°~140°. Dette vil også redusere den ytre kantens skråvinkel og begrense boresponene for å gjøre det lettere å fjerne dem. Økning av topvinkelen vil imidlertid gjøre meiselkanten på borkronen bredere, noe som resulterer i høyere skjæremotstand. Derfor må vi slipe meiselkanten på borkronen. Etter sliping skal skråvinkelen på meiselkanten være mellom 47° til 55°, og skråvinkelen skal være 3°~5°. Mens vi sliper meiseleggen, bør vi runde hjørnet mellom skjærekanten og den sylindriske overflaten for å øke styrken til meiseleggen.
Materialer i rustfritt stål har en liten elastisitetsmodul, noe som betyr at metallet under sponlaget har stor elastisk gjenvinning og arbeidsherding under bearbeiding. Hvis klaringsvinkelen er for liten, vil slitasjen på borkronens flankeoverflate akselereres, skjæretemperaturen økes og borkronens levetid reduseres. Derfor er det nødvendig å øke avlastningsvinkelen på passende måte. Men hvis avlastningsvinkelen er for stor, vil hovedkanten til borkronen bli tynn, og stivheten til hovedkanten reduseres. En avlastningsvinkel på 12° til 15° er generelt foretrukket. For å begrense boresponene og lette sponfjerning, er det også nødvendig å åpne forskjøvede sponspor på de to flankeflatene til borkronen.
2) Ved valg av skjæremengde for boring bør valget av Når det gjelder skjæring bør utgangspunktet være å redusere skjæretemperaturen. Høyhastighetsskjæring resulterer i økt skjæretemperatur, som igjen forverrer verktøyslitasjen. Derfor er det viktigste aspektet ved kutting å velge riktig kuttehastighet. Generelt er den anbefalte skjærehastigheten mellom 12-15m/min. Matingshastigheten har derimot liten effekt på verktøyets levetid. Men hvis matehastigheten er for lav, vil verktøyet skjære inn i det herdede laget, noe som vil forverre slitasjen. Hvis matehastigheten er for høy, vil også overflateruheten forverres. Tatt i betraktning de to faktorene ovenfor, er den anbefalte matehastigheten mellom 0,32 og 0,50 mm/r.
3) Valg av skjærevæske: For å redusere skjæretemperaturen under boring, kan emulsjon brukes som kjølemedium.
2. Rømmebehandling
1) Ved rømming av rustfrie stålmaterialer brukes vanligvis karbidrømmere. Rømmerens struktur og geometriske parametere er forskjellige fra vanlige rømmere. For å forhindre tilstopping av spon under rømmen og øke styrken til skjæretennene, holdes antallet rømmetenner generelt relativt lavt. Rammevinkelen til rømmen er vanligvis mellom 8° til 12°, selv om i noen spesifikke tilfeller kan en rakevinkel på 0° til 5° brukes for å oppnå høyhastighetsrømming. Klareringsvinkelen er vanligvis rundt 8° til 12°.
Hoveddeklinasjonsvinkelen velges avhengig av hullet. Generelt, for et gjennomgående hull, er vinkelen 15° til 30°, mens den for et ikke-gjennomgående hull er 45°. For å tømme spon forover ved rømming, kan kanthellingsvinkelen økes med ca. 10° til 20°. Bladbredden skal være mellom 0,1 og 0,15 mm. Den omvendte avsmalningen på rømmen bør være større enn den på vanlige rømmere. Karbidrømmerne er generelt 0,25 til 0,5 mm/100 mm, mens høyhastighets stålrømmere er 0,1 til 0,25 mm/100 mm når det gjelder avsmalning.
Korrigeringsdelen av rømmeren er generelt 65 % til 80 % av lengden på vanlige rømmer. Den sylindriske delens lengde er vanligvis 40 % til 50 % av vanlige rømmere.
2) Ved rømming er det viktig å velge riktig matemengde, som skal være mellom 0,08 til 0,4 mm/r, og skjærehastighet, som bør ligge mellom 10 til 20 m/min. Grovrømmegodset bør være mellom 0,2 til 0,3 mm, mens finrømmegodset bør være mellom 0,1 til 0,2 mm. Det anbefales å bruke karbidverktøy for grovrømming, og høyhastighetsstålverktøy for finrømming.
3) Ved valg av skjærevæske for opprømming av rustfrie stålmaterialer, kan total loss systemolje eller molybdendisulfid brukes som kjølemedium.
3. Kjedelig behandling
1) Når du velger verktøymateriale for bearbeiding av rustfrie ståldeler, er det viktig å ta hensyn til den høye skjærekraften og temperaturen. Karbider med høy styrke og god varmeledningsevne, som YW- eller YG-karbid, anbefales. For etterbehandling kan YT14 og YT15 hardmetallskjær også brukes. Keramiske materialverktøy kan brukes til batchbehandling. Det er imidlertid viktig å merke seg at disse materialene er preget av høy seighet og sterk arbeidsherding, noe som vil få verktøyet til å vibrere og kan resultere i mikroskopiske vibrasjoner på bladet. Derfor, når du velger keramiske verktøy for å kutte disse materialene, bør mikroskopisk seighet tas i betraktning. For tiden er α/βSialon-materiale et bedre valg på grunn av dets utmerkede motstand mot høytemperaturdeformasjon og diffusjonsslitasje. Den har blitt brukt med hell til å kutte nikkelbaserte legeringer, og levetiden overstiger langt Al2O3-basert keramikk. SiC whisker-forsterket keramikk er også et effektivt verktøymateriale for skjæring av rustfritt stål eller nikkelbaserte legeringer.
CBN-blader (kubisk bornitrid) anbefales for behandling av bråkjølte deler laget av disse materialene. CBN er nest etter diamant når det gjelder hardhet, med et hardhetsnivå som kan nå 7000~8000HV. Den har høy slitestyrke og tåler høye skjæretemperaturer opp til 1200°C. Videre er den kjemisk inert og har ingen kjemisk interaksjon med jerngruppemetaller ved 1200 til 1300°C, noe som gjør den ideell for bearbeiding av rustfrie stålmaterialer. Verktøyets levetid kan være dusinvis av ganger lengre enn for karbid- eller keramiske verktøy.
2) Utformingen av verktøyets geometriske parametere er avgjørende for å oppnå effektiv kutteytelse. Karbidverktøy krever større skråvinkel for å sikre en jevn skjæreprosess og lengre verktøylevetid. Skruevinkelen bør være rundt 10° til 20° for grovbearbeiding, 15° til 20° for halvbearbeiding og 20° til 30° for etterbehandling. Hovedavbøyningsvinkelen bør velges basert på prosesssystemets stivhet, med et område på 30° til 45° for god stivhet og 60° til 75° for dårlig stivhet. Når lengde-til-diameter-forholdet til arbeidsstykket overstiger ti ganger, kan hovedavbøyningsvinkelen være 90°.
Når det brukes kjedelige rustfrie stålmaterialer med keramiske verktøy, brukes vanligvis en negativ skråvinkel for skjæring, fra -5° til -12°. Dette bidrar til å styrke bladet og drar full nytte av den høye trykkstyrken til keramiske verktøy. Avlastningsvinkelens størrelse påvirker direkte verktøyslitasje og bladstyrke, med et område på 5° til 12°. Endringer i hovedavbøyningsvinkelen påvirker de radielle og aksiale skjærekreftene, samt skjærebredden og tykkelsen. Siden vibrasjon kan være skadelig for keramiske skjæreverktøy, bør hovedavbøyningsvinkelen velges for å redusere vibrasjoner, vanligvis i området 30° til 75°.
Når CBN brukes som verktøymateriale, bør verktøyets geometriske parametere inkludere en skråvinkel på 0° til 10°, en avlastningsvinkel på 12° til 20° og en hovedavbøyningsvinkel på 45° til 90°.
3) Ved sliping av riveflaten er det viktig å holde ruhetsverdien liten. Dette er fordi når verktøyet har en liten ruhetsverdi, hjelper det med å redusere strømningsmotstanden til skjærende spon og unngår problemet med spon som fester seg til verktøyet. For å sikre en liten ruhetsverdi, anbefales det å slipe verktøyets fremre og bakre overflate forsiktig. Dette vil også bidra til å unngå at chips fester seg til kniven.
4) Det er viktig å holde skjærekanten på verktøyet skarp for å redusere arbeidsherding. I tillegg bør matemengden og mengden av tilbakeskjæring være rimelig for å unngå at verktøyet skjærer seg inn i det herdede laget, noe som kan påvirke verktøyets levetid negativt.
5) Det er viktig å være oppmerksom på slipeprosessen til sponbryteren når du arbeider med rustfritt stål. Disse sponene er kjent for sine sterke og tøffe egenskaper, så sponknuseren på verktøyets rakeoverflate bør være skikkelig slipt. Dette vil gjøre det lettere å bryte, holde og fjerne spon under skjæreprosessen.
6) Ved skjæring av rustfritt stål anbefales det å bruke lav hastighet og store matemengder. For kjedelig med keramiske verktøy er det avgjørende å velge riktig kuttemengde for optimal ytelse. For kontinuerlig kutting bør kuttemengden velges basert på forholdet mellom slitestyrke og kuttemengde. For periodisk skjæring bør passende skjæremengde bestemmes basert på verktøybruddmønsteret.
Siden keramiske verktøy har utmerket varme- og slitestyrke, er virkningen av skjæremengden på verktøyets slitasjelevetid ikke like stor som med karbidverktøy. Generelt, når du bruker keramiske verktøy, er matehastigheten den mest følsomme faktoren for verktøybrudd. Derfor, når du borer deler av rustfritt stål, prøv å velge en høy skjærehastighet, en stor tilbakeskjæringsmengde og et relativt lite fremskritt, basert på arbeidsstykkematerialet og underlagt maskinverktøyets kraft, prosesssystemets stivhet og bladstyrke.
7) Når du arbeider med rustfritt stål, er det viktig å velge riktig skjærevæske for å sikre vellykket kjedelig. Rustfritt stål er utsatt for binding og har dårlig varmeavledning, så den valgte skjærevæsken må ha god bindingsmotstand og varmeavledningsegenskaper. For eksempel kan en skjærevæske med høyt klorinnhold brukes.
I tillegg er det mineraloljefrie, nitratfrie vandige løsninger tilgjengelig som har gode kjøle-, rense-, antirust- og smøreeffekter, for eksempel den syntetiske skjærevæsken H1L-2. Ved å bruke riktig skjærevæske kan vanskelighetene forbundet med bearbeiding av rustfritt stål overvinnes, noe som resulterer i forbedret verktøylevetid under boring, rømme og boring, redusert verktøysliping og endringer, forbedret produksjonseffektivitet og høyere kvalitet på hullbehandlingen. Dette kan til syvende og sist redusere arbeidsintensiteten og produksjonskostnadene samtidig som det oppnås tilfredsstillende resultater.
Hos Anebon er idéen vår å prioritere kvalitet og ærlighet, gi oppriktig hjelp og strebe etter gjensidig profitt. Vi har som mål å konsekvent skape utmerketdreide metalldelerog mikroCNC-fresedeler. Vi setter pris på din henvendelse og vil svare deg så snart som mulig.
Innleggstid: 24. april 2024