Vilka är de uppenbara fördelarna med att CNC-delar använder rostfritt stål som råmaterial jämfört med stål och aluminiumlegeringar?
Rostfritt stål är ett utmärkt val för en mängd olika applikationer på grund av dess unika egenskaper. Den är mycket motståndskraftig mot korrosion, vilket gör den idealisk för användning i tuffa miljöer som marin-, flyg- och kemisk industri. Till skillnad från stål och aluminiumlegeringar rostar eller korroderar inte rostfritt stål lätt, vilket ökar delarnas livslängd och tillförlitlighet.
Rostfritt stål är också otroligt starkt och hållbart, jämförbart med stållegeringar och överträffar till och med styrkan hos aluminiumlegeringar. Detta gör det till ett utmärkt alternativ för applikationer som kräver robusthet och strukturell integritet, såsom fordon, flyg och konstruktion.
En annan fördel med rostfritt stål är att det behåller sina mekaniska egenskaper vid både höga och låga temperaturer. Denna egenskap gör den lämplig för applikationer där extrema temperaturvariationer förekommer. Däremot kan aluminiumlegeringar uppleva minskad hållfasthet vid höga temperaturer, och stål kan vara känsligt för korrosion vid förhöjda temperaturer.
Rostfritt stål är också i sig sanitärt och enkelt att rengöra. Detta gör den till ett idealiskt val för tillämpningar inom medicin-, läkemedels- och livsmedelsindustrin där renlighet är avgörande. Till skillnad från stål kräver inte rostfritt stål ytterligare beläggningar eller behandlingar för att bibehålla sina hygieniska egenskaper.
Även om rostfritt stål har många fördelar, kan dess bearbetningssvårigheter inte ignoreras.
Svårigheterna med att bearbeta material av rostfritt stål inkluderar huvudsakligen följande aspekter:
1. Hög skärkraft och hög skärtemperatur
Detta material har hög hållfasthet och betydande tangentiell spänning, och det genomgår betydande plastisk deformation under skärning, vilket leder till en betydande skärkraft. Dessutom har materialet dålig värmeledningsförmåga, vilket gör att skärtemperaturen stiger. Den höga temperaturen är ofta koncentrerad till det smala området nära verktygets skäregg, vilket leder till ett accelererat slitage på verktyget.
2. Svår arbetshärdning
Austenitiskt rostfritt stål och vissa högtemperaturlegerade rostfria stål har en austenitisk struktur. Dessa material har en högre benägenhet att härda under skärning, vanligtvis flera gånger mer än vanligt kolstål. Som ett resultat av detta arbetar skärverktyget i det arbetshärdade området, vilket förkortar verktygets livslängd.
3. Lätt att fästa på kniven
Både austenitiskt rostfritt stål och martensitiskt rostfritt stål delar egenskaperna att producera starka spån och generera höga skärtemperaturer under bearbetning. Detta kan resultera i vidhäftning, svetsning och andra stickfenomen som kan störa ytjämnheten påbearbetade delar.
4. Accelererat verktygsslitage
Materialen som nämns ovan innehåller element med hög smältpunkt, är mycket formbara och genererar höga skärtemperaturer. Dessa faktorer leder till accelererat verktygsslitage, vilket kräver frekvent skärpning och utbyte av verktyg. Detta påverkar produktionseffektiviteten negativt och ökar kostnaderna för verktygsanvändning. För att bekämpa detta rekommenderas att minska skärlinjens hastighet och matning. Dessutom är det bäst att använda verktyg speciellt utformade för bearbetning av rostfritt stål eller högtemperaturlegeringar, och att använda intern kylning vid borrning och gängning.
Bearbetningsteknik för delar av rostfritt stål
Genom ovanstående analys av bearbetningssvårigheter bör bearbetningstekniken och tillhörande verktygsparameterdesign av rostfritt stål vara helt annorlunda än vanliga konstruktionsstålmaterial. Den specifika bearbetningstekniken är som följer:
1. Borrning
Vid borrning av rostfria material kan hålbearbetning vara svårt på grund av deras dåliga värmeledningsförmåga och låga elasticitetsmodul. För att övervinna denna utmaning bör lämpliga verktygsmaterial väljas, rimliga geometriska parametrar för verktyget bör bestämmas och skärmängden för verktyget bör ställas in. Borrkronor gjorda av material som W6Mo5Cr4V2Al och W2Mo9Cr4Co8 rekommenderas för borrning av dessa typer av material.
Borrkronor gjorda av högkvalitativa material har vissa nackdelar. De är relativt dyra och svåra att köpa. När du använder den vanligaste W18Cr4V-standardborren i höghastighetstål finns det några brister. Till exempel är vertexvinkeln för liten, de producerade spånen är för breda för att matas ut ur hålet i tid och skärvätskan kan inte kyla borrkronan snabbt. Dessutom orsakar rostfritt stål, eftersom det är en dålig värmeledare, koncentration av skärtemperaturen på skäreggen. Detta kan lätt resultera i brännskador och flisbildning av de två flankytorna och huvudkanten, vilket minskar borrkronans livslängd.
1) Verktygsgeometrisk parameterdesign Vid borrning med en W18Cr4V Vid användning av en vanlig höghastighetsstålborr är skärkraften och temperaturen huvudsakligen koncentrerad till borrspetsen. För att förbättra hållbarheten hos den skärande delen av borrkronan kan vi öka vertexvinkeln till cirka 135°~140°. Detta kommer också att minska den yttre kantens spånvinkel och smalna av borrspånen för att göra det lättare att ta bort dem. Ökning av vertexvinkeln kommer dock att göra borrkronans mejselkant bredare, vilket resulterar i högre skärmotstånd. Därför måste vi slipa mejselkanten på borrkronan. Efter slipning bör mejseleggens avfasningsvinkel vara mellan 47° till 55° och spånvinkeln ska vara 3°~5°. När vi slipar mejseleggen bör vi runda hörnet mellan skäreggen och den cylindriska ytan för att öka styrkan på mejseleggen.
Material av rostfritt stål har en liten elasticitetsmodul, vilket innebär att metallen under spånskiktet har stor elastisk återhämtning och arbetshärdning under bearbetning. Om frigångsvinkeln är för liten kommer slitaget på borrkronans flankyta att accelereras, skärtemperaturen kommer att öka och borrkronans livslängd kommer att minska. Därför är det nödvändigt att öka avlastningsvinkeln på lämpligt sätt. Men om avlastningsvinkeln är för stor kommer borrkronans huvudkant att bli tunn, och huvudkantens styvhet kommer att minska. En reliefvinkel på 12° till 15° är i allmänhet att föredra. För att smalna av borrspånen och underlätta borttagning av spån är det också nödvändigt att öppna förskjutna spånspår på borrkronans två flankytor.
2) Vid val av skärmängd för borrning bör valet av När det gäller kapning bör utgångspunkten vara att minska skärtemperaturen. Höghastighetsskärning resulterar i ökad skärtemperatur, vilket i sin tur förvärrar verktygsslitaget. Därför är den viktigaste aspekten av skärning att välja lämplig skärhastighet. I allmänhet är den rekommenderade skärhastigheten mellan 12-15m/min. Matningshastigheten har å andra sidan liten effekt på verktygets livslängd. Men om matningshastigheten är för låg kommer verktyget att skära in i det härdade lagret, vilket förvärrar slitaget. Om matningshastigheten är för hög förvärras också ytjämnheten. Med tanke på de två ovanstående faktorerna är den rekommenderade matningshastigheten mellan 0,32 och 0,50 mm/r.
3) Val av skärvätska: För att minska skärtemperaturen under borrning kan emulsion användas som kylmedium.
2. Brotschbearbetning
1) Vid brotschning av rostfria material används vanligtvis hårdmetallbrottschar. Brotschens struktur och geometriska parametrar skiljer sig från de för vanliga brotschar. För att förhindra igensättning av spån under brotschning och för att förbättra skärtändernas hållfasthet, hålls antalet brotschtänder i allmänhet relativt lågt. Broscharens spånvinkel är vanligtvis mellan 8° till 12°, även om i vissa specifika fall en spånvinkel på 0° till 5° kan användas för att uppnå höghastighetsbrottning. Frigångsvinkeln är i allmänhet runt 8° till 12°.
Den huvudsakliga deklinationsvinkeln väljs beroende på hålet. I allmänhet är vinkeln för ett genomgående hål 15° till 30°, medan det för ett icke-genomgående hål är 45°. För att tömma spån framåt vid brotschning kan kantlutningsvinkeln ökas med ca 10° till 20°. Bladbredden bör vara mellan 0,1 och 0,15 mm. Den inverterade avsmalningen på brotschen bör vara större än den för vanliga brotschar. Brotscharna i hårdmetall är i allmänhet 0,25 till 0,5 mm/100 mm, medan höghastighetsbrottarna av stål är 0,1 till 0,25 mm/100 mm när det gäller deras avsmalning.
Korrigeringsdelen av brotschen är i allmänhet 65 % till 80 % av längden på vanliga brotschar. Den cylindriska delens längd är vanligtvis 40 % till 50 % av längden på vanliga brotschar.
2) Vid brotschning är det viktigt att välja rätt matningsmängd, som bör vara mellan 0,08 till 0,4 mm/r, och skärhastighet, som bör ligga mellan 10 till 20 m/min. Den grova brotschmånen bör vara mellan 0,2 till 0,3 mm, medan den fina brotschmånen bör vara mellan 0,1 till 0,2 mm. Det rekommenderas att använda hårdmetallverktyg för grov brotschning och höghastighetstålverktyg för finbrottschning.
3) Vid val av skärvätska för brotschning av rostfria stålmaterial kan totalförlustsystemolja eller molybdendisulfid användas som kylmedium.
3. Tråkig bearbetning
1) När man väljer verktygsmaterial för bearbetning av delar av rostfritt stål är det viktigt att ta hänsyn till den höga skärkraften och temperaturen. Karbider med hög hållfasthet och god värmeledningsförmåga, såsom YW- eller YG-karbid, rekommenderas. För finbearbetning kan YT14 och YT15 hårdmetallskär också användas. Keramiska materialverktyg kan användas för batchbearbetning. Det är dock viktigt att notera att dessa material kännetecknas av hög seghet och kraftig arbetshärdning, vilket kommer att få verktyget att vibrera och kan resultera i mikroskopiska vibrationer på bladet. Därför, när man väljer keramiska verktyg för att skära dessa material, bör mikroskopisk seghet beaktas. För närvarande är α/βSialon-material ett bättre val på grund av dess utmärkta motståndskraft mot högtemperaturdeformation och diffusionsslitage. Den har framgångsrikt använts för att skära nickelbaserade legeringar, och dess livslängd överstiger vida Al2O3-baserad keramik. SiC whisker-förstärkt keramik är också ett effektivt verktygsmaterial för skärning av rostfritt stål eller nickelbaserade legeringar.
CBN-blad (kubisk bornitrid) rekommenderas för bearbetning av kylda delar gjorda av dessa material. CBN är näst efter diamant när det gäller hårdhet, med en hårdhetsnivå som kan nå 7000~8000HV. Den har hög slitstyrka och tål höga skärtemperaturer upp till 1200°C. Dessutom är den kemiskt inert och har ingen kemisk interaktion med järngruppsmetaller vid 1200 till 1300°C, vilket gör den idealisk för bearbetning av rostfria stålmaterial. Dess livslängd kan vara dussintals gånger längre än för hårdmetall- eller keramiska verktyg.
2) Utformningen av verktygets geometriska parametrar är avgörande för att uppnå effektiv skärprestanda. Hårdmetallverktyg kräver en större spånvinkel för att säkerställa en smidig skärprocess och längre verktygslivslängd. Spånvinkeln bör vara cirka 10° till 20° för grovbearbetning, 15° till 20° för halvfinbearbetning och 20° till 30° för finbearbetning. Huvudavböjningsvinkeln bör väljas baserat på processsystemets styvhet, med ett intervall på 30° till 45° för god styvhet och 60° till 75° för dålig styvhet. När förhållandet mellan längd och diameter för arbetsstycket överstiger tio gånger kan huvudavböjningsvinkeln vara 90°.
När tråkiga rostfria stålmaterial med keramiska verktyg används, används vanligtvis en negativ spånvinkel för skärning, från -5° till -12°. Detta hjälper till att stärka bladet och drar full nytta av den höga tryckhållfastheten hos keramiska verktyg. Reliefvinkelns storlek påverkar direkt verktygsslitage och bladstyrka, med ett intervall på 5° till 12°. Förändringar i huvudavböjningsvinkeln påverkar de radiella och axiella skärkrafterna, såväl som skärbredden och tjockleken. Eftersom vibrationer kan vara skadliga för keramiska skärverktyg, bör huvudavböjningsvinkeln väljas för att reducera vibrationer, vanligtvis inom intervallet 30° till 75°.
När CBN används som verktygsmaterial bör verktygets geometriska parametrar inkludera en spånvinkel på 0° till 10°, en reliefvinkel på 12° till 20° och en huvudavböjningsvinkel på 45° till 90°.
3) Vid slipning av räffladen är det viktigt att hålla grovhetsvärdet lågt. Detta beror på att när verktyget har ett litet grovhetsvärde, hjälper det till att minska flödesmotståndet för skärspån och undviker problemet med att spån fastnar på verktyget. För att säkerställa ett litet grovhetsvärde rekommenderas det att noggrant slipa verktygets främre och bakre yta. Detta kommer också att hjälpa till att undvika att chips fastnar på kniven.
4) Det är viktigt att hålla skärkanten på verktyget skarp för att minska arbetshärdningen. Dessutom bör matningsmängden och mängden bakskärning vara rimlig för att undvika att verktyget skär in i det härdade lagret, vilket kan påverka verktygets livslängd negativt.
5) Det är viktigt att vara uppmärksam på spånbrytarens slipprocess när man arbetar med rostfritt stål. Dessa spån är kända för sina starka och tuffa egenskaper, så spånbrytaren på verktygets spånyta bör slipas ordentligt. Detta gör det lättare att bryta, hålla och ta bort spån under skärprocessen.
6) Vid skärning av rostfritt stål rekommenderas att använda låg hastighet och stora matningsmängder. För borrning med keramiska verktyg är valet av rätt skärmängd avgörande för optimal prestanda. För kontinuerlig skärning bör skärmängden väljas utifrån förhållandet mellan slitstyrka och skärmängd. För intermittent skärning bör lämplig skärmängd bestämmas baserat på verktygets brottmönster.
Eftersom keramiska verktyg har utmärkt värme- och nötningsbeständighet, är effekten av skärmängden på verktygets livslängd inte lika stor som med hårdmetallverktyg. I allmänhet, när man använder keramiska verktyg, är matningshastigheten den mest känsliga faktorn för verktygsbrott. Försök därför, när du borrar delar av rostfritt stål, att välja en hög skärhastighet, en stor tillbakaskärningsmängd och ett relativt litet framsteg, baserat på arbetsstyckets material och beroende av verktygsmaskinens kraft, processsystemets styvhet och bladstyrka.
7) När man arbetar med rostfritt stål är det viktigt att välja rätt skärvätska för att säkerställa en framgångsrik borrning. Rostfritt stål är benäget att binda och har dålig värmeavledning, så den valda skärvätskan måste ha god bindningsbeständighet och värmeavledningsegenskaper. Till exempel kan en skärvätska med hög klorhalt användas.
Dessutom finns det mineraloljefria, nitratfria vattenlösningar tillgängliga som har goda kylnings-, rengörings-, rostskydds- och smörjande effekter, såsom den syntetiska skärvätskan H1L-2. Genom att använda lämplig skärvätska kan svårigheterna i samband med bearbetning av rostfritt stål övervinnas, vilket resulterar i förbättrad livslängd under borrning, brotschning och borrning, minskad skärpning och förändringar av verktyg, förbättrad produktionseffektivitet och högre kvalitet på hålbearbetningen. Detta kan i slutändan minska arbetsintensiteten och produktionskostnaderna samtidigt som tillfredsställande resultat uppnås.
På Anebon är vår idé att prioritera kvalitet och ärlighet, ge uppriktig hjälp och sträva efter ömsesidig vinst. Vi strävar efter att konsekvent skapa excellentsvarvade metalldelaroch mikroCNC fräsdelar. Vi värdesätter din förfrågan och kommer att svara dig så snart som möjligt.
Posttid: 2024-apr-24