CNC обработка на неръждаема стомана: Типът, предизвикателствата и решенията

Видове неръждаема стомана

Аустенитна неръждаема стомана

обикновено се използва аустенитна неръждаема стомана. Те са известни с това, че не ръждясват, гъвкави са и лесно се заваряват. Тя не е магнитна и не може да се направи по-твърда чрез нагряване. Аустенитните стомани са видове 304 и 316. Много различни видове инструменти използват тези стомани, като например газови двигатели за фабрики и сгради.

Феритна неръждаема стомана

Феритните неръждаеми стомани съдържат около 12% хром и са магнитни поради своята кубична структура на зърната, центрирана в тялото. Те имат по-малка устойчивост на корозия и топлина в сравнение с аустенитните стомани, но са по-устойчиви на корозионно напукване под напрежение. Феритни стомани, като например типове 430 и 446, се използват широко в автомобилни части и кухненски уреди.

Мартензитна неръждаема стомана

Мартензитните неръждаеми стомани се отличават с голяма твърдост и здравина, които могат да бъдат подобрени чрез термична обработка. Обикновено те имат по-лоша устойчивост на корозия от аустенитните и феритни стомани. Мартензитните стомани, като например типове 410 и 420, се използват в производството на ножарски изделия, хирургически инструменти и клапани поради свойствата им на закаляване и отпушване.

Дуплексна неръждаема стомана

Съставът на дуплексните неръждаеми стомани е смесица от аустенитни и феритни фази. Това ги прави по-здрави и по-добре устойчиви на корозионно напукване под напрежение. Освен това те съдържат по-малко молибден и никел от аустенитните видове, което ги прави по-евтини. Дуплексните класове, като 2205 и 2507, се използват в нефтената и газовата промишленост, в химическите процеси и в морската индустрия.

Преципитационно втвърдяване на неръждаемата стомана

Неръждаемите стомани с утаечно втвърдяване (PH стомани) се отличават с висока якост и изключителна устойчивост на корозия. Топлинната обработка може да се използва за втвърдяването им и за увеличаване на границата на провлачане. Често срещаните РН марки включват 17-4 РН и 15-5 РН, които се използват в аерокосмически компоненти, петролно и газово оборудване и ядрени реактори поради голямата си издръжливост и надеждност.

Избор на правилния клас сплави от неръждаема стомана

SS клас 17-4

SS Grade 17-4 е мартензитна неръждаема стомана с висока якост и отлична устойчивост на корозия. Съдържа до 30% хром, което я прави по-издръжлива. Способността на тази сплав да издържа на враждебни среди и ситуации на високо напрежение я прави идеална за използване в нефтогазови, самолетни турбини и ядрени реактори.

SS303

SS303 е аустенитна неръждаема стомана, с която се работи много лесно. Тя не е твърде скъпа и не ръждясва, така че много хора я използват за направата на гайки, болтове, винтове, самолетни части и електрически съоръжения. Но тя не може да се използва в морска среда, а нагряването ѝ не я прави по-твърда.

SS304

SS304 е един от най-популярните класове неръждаема стомана. Той предлага отлична заваряемост, обработваемост и устойчивост на корозия. Това я прави полезна за широк спектър от приложения, включително архитектура, топлообменници, оборудване за обработка на храни и автомобилни части. Въпреки гъвкавостта си, SS304 е подложена на корозионно напукване под напрежение при определени условия.

SS416

SS416 се счита за най-обработваемата неръждаема стомана. Тя има умерена устойчивост на корозия и висока обработваемост, което я прави идеална за гайки, болтове, валове, зъбни колела, клапани и помпи. Въпреки това тя може да бъде по-подходяща за морски условия или условия, наситени с хлор, както и да има подобрена заваряемост.

Предимства на неръждаемата стомана в CNC обработката

Висока якост на опън

Високата якост на опън означава, че неръждаемата стомана може да издържи на силни сили на дърпане или огъване, без да се счупи. Тази характеристика е много важна за неща, които ще се огъват и търкалят често през целия им живот. Неръждаемата стомана е по-здрава от меката стомана, месинга и алуминия. Това я прави чудесен избор за части, които трябва да са здрави и да издържат дълго време.

Стабилност при ниски температури

Определени класове неръждаема стомана са стабилни дори при ниски температури. Аустенитните стомани, например, запазват изключителна здравина и якост на опън под 0 градуса по Целзий. Това прави неръждаемата стомана подходяща за използване в криогенни условия. Не всички марки неръждаема стомана обаче притежават тази характеристика, така че изборът на подходящата за вашите специфични изисквания е от решаващо значение.

Устойчивост на корозия

Фактът, че неръждаемата стомана не ръждясва, е едно от най-добрите ѝ качества. Тя не ръждясва и не се зацапва, дори когато е изложена на вода, химикали и високи или ниски температури. Тъй като в неръждаемата стомана има хром, който прави защитен слой отгоре, тя е здрава. Така че неръждаемата стомана е чудесна за използване както на закрито, така и на открито, защото издържа дълго време и не се нуждае от много поддръжка.

Проблеми при CNC обработката на неръждаема стомана

Проблеми с прегряването

Неръждаемата стомана има ниска топлопроводимост, поради което се нагрява бързо по време на обработката. Това бързо натрупване на топлина може да навреди както на неръждаемата стомана, така и на използваните инструменти. Прегряването може да доведе до износване на инструментите, намаляване на точността и евентуално до изкривяване на материала. Ефективното управление на топлината е от решаващо значение за поддържане на качеството на обработваните изделия.

Тежест на повърхностното покритие

Постигането на подходяща повърхностна обработка на компоненти от неръждаема стомана може да бъде трудно. За разлика от други метали, повърхностното покритие на неръждаемата стомана влияе не само на външния ѝ вид, но и на нейната устойчивост на корозия, електрически характеристики и заваряемост. Изборът на правилните процеси за довършителни работи и поддържането на прецизност са от решаващо значение, за да се гарантира, че крайният продукт отговаря на необходимите стандарти.

Изисква се висока техническа експертиза

Обработката на неръждаема стомана изисква напреднали технически умения и разбиране. Неподходящият режещ инструмент, скорост или техника могат бързо да увредят материала. Способността на неръждаемата стомана да работи трудно и нейната издръжливост я правят труден материал за машините. Поради това са необходими обучен персонал и оборудване, за да се постигнат оптимални резултати.

Преодоляване на предизвикателствата при обработката на неръждаема стомана

Избор на подходящи инструменти

Изборът на правилните инструменти е от решаващо значение за успешната обработка на неръждаема стомана. Висококачествените крайни фрези и свредла, като например тези от молибденова или волфрамова високоскоростна стомана (HSS), могат да издържат на натоварването при работа с малко износване. Тези инструменти също така повишават полирането на повърхността. Избягвайте да използвате инструменти, които се износват бързо, тъй като те намаляват скоростта на обработка и повишават производствените разходи.

Управление на генерирането на топлина

Управлението на топлината е от решаващо значение за предотвратяване на проблеми с машината. За да управлявате ефективно топлината, намалете скоростта на рязане и използвайте охлаждащи течности. Охлаждащите течности помагат за разсейване на топлината и запазват материала непокътнат. Ако материалът започне да прегрява по време на обработката, по-добре е да спрете и да го оставите да се охлади, преди да продължите. Този метод подобрява прецизността и предотвратява увреждания.

Управление на формирането на чипове

Образуването на стружки може да бъде сериозен проблем при рязане на неръждаема стомана. Използването на цикли на кълване и чупене на стружки подобрява образуването на стружки и предотвратява образуването на дълги, жилави стружки. Редовната проверка на инструментите за износване също е важна, тъй като износените инструменти образуват повече стружки. Прилагането на тези принципи може да повиши ефективността на процеса на обработка, като същевременно подобри качеството на крайния продукт.

Често срещани проблеми и решения при обработката на неръждаема стомана

Прегряване

Поради слабата си топлопроводимост неръждаемата стомана е склонна към прегряване по време на обработка. Това може да доведе до износване на инструмента и деформация на материала. За да избегнете прегряване, следете температурата на обработвания детайл и използвайте подходящи охлаждащи течности. Намаляването на скоростта на рязане и използването на остри инструменти също може да помогне при натрупването на топлина.

Носене на инструменти

Неръждаемата стомана е твърд материал, който може да доведе до бързо износване на инструмента. Висококачествените и дълготрайни инструменти, като високоскоростна стомана (HSS) или циментирани карбиди, могат да увеличат живота на инструмента. Редовната проверка и подмяна на износените инструменти е от решаващо значение за поддържане на прецизността на обработката и за избягване на дефекти в крайния продукт.

Контрол на чипове

Образуването на стружки може да бъде проблем при рязане на неръждаема стомана, тъй като се образуват дълги, жилави стружки, които могат да блокират машината. Прилагането на цикли на кълване и инструменти за разбиване на стружки може да помогне за управлението на стружките. Осигуряването на подходящи системи за отвеждане на стружките насърчава безпроблемната работа и намалява повредите на машината.

Решения за ефективна CNC обработка на неръждаема стомана

Избор на подходящи материали за инструменти

Изборът на подходящи материали за инструменти е от решаващо значение за ефективното рязане на неръждаема стомана.

Високоскоростна стомана (HSS)

Инструментите от високоскоростна стомана са здрави и могат да издържат на високи температури, без да губят твърдост. Те са подходящи за различни процеси на обработка, като пробиване и фрезоване.

Цементирани карбиди

Инструментите от циментиран карбид са чудесен вариант на HSS, когато са необходими по-високи подавания или скорости. Тези инструменти произвеждат превъзходна полировка и имат по-дълъг живот, което ги прави идеални за високопроизводителни среди.

Оптимизиране на геометрията на инструментите

Геометрията на инструмента е от решаващо значение за ефективността на операциите по обработка.

Инструменти за грапавини

Инструментите за грубо обработване са предназначени за бързо отстраняване на огромни количества материал. Те се отличават със здрава конструкция, която може да издържи на високите натоварвания, възникващи по време на началните фази на обработка.

Инструменти за довършителни работи

Инструментите за довършителни работи имат по-фина геометрия, което води до по-добро качество на повърхността. Те се използват в последните етапи на обработката, за да се постигне необходимата прецизност и красота.

Инструменти за рязане

Инструментите за изрязване на прорези са предназначени за изрязване на прорези в материалите. Те имат уникален дизайн, който позволява бързо отвеждане на стружките и прецизно рязане.

Инструменти за фрезоване с висока производителност

Високоефективните фрезови инструменти са проектирани да увеличават производството, като същевременно запазват прецизността. Те осигуряват по-висока скорост на рязане и превъзходна повърхност.

Контрол на параметрите на рязане

Правилният контрол на параметрите на рязане е от решаващо значение за успешната обработка.

Скорост на рязане (SFM)

Поддържането на правилната скорост на рязане спомага за ефективното отнемане на материал, като същевременно намалява износването на инструмента. Регулирайте скоростта в зависимост от твърдостта на материала и вида на операцията.

Количество на подаване

За да постигнете баланс между ефективността на рязане и живота на инструмента, настройте скоростта на подаване. По-високата скорост на подаване може да повиши производителността, но при неправилно използване може да увеличи износването на инструмента.

Дълбочина на рязане

Дълбочината на рязане трябва да се определя така, че да не се прилага прекомерна сила върху инструмента или материала. Постига се баланс, който дава възможност за ефективно отнемане на материала, без да се застрашава целостта на инструмента.

Използване на охлаждащи течности

Охлаждащите течности играят жизненоважна роля в управлението на генерирането на топлина по време на обработката. Те спомагат за:

• Намаляване на триенето между режещия инструмент и материала.
• Намалете температурата на зоната на рязане.
• Подобрявате живота на инструмента, като свеждате до минимум износването.
• Подобряване на качеството на повърхността чрез предотвратяване на прегряването и деформацията на материала.

Предотвратяване на деформацията на детайла

За да се избегне деформация на обработвания детайл, е необходимо:

• Използвайте твърди настройки на инструментите, за да сведете до минимум вибрациите.
• Поддържайте правилно затягане, за да сте сигурни, че детайлът е здраво закрепен на място.
• Наблюдавайте и регулирайте параметрите на рязане, за да избегнете прекомерна сила върху детайла.

Варианти за повърхностна обработка на неръждаема стомана

Полиране

Полирането е начин за полиране на съединителните повърхности на неръждаемата стомана. При него се получава гладка, лъскава повърхност. Повечето компоненти от неръждаема стомана са с огледално покритие № 3, № 4 или № 8. Огледалното покритие е популярно, защото отразява светлината и създава полиран, елегантен вид. Полираните покрития обикновено се използват там, където естетиката е важна, като например в потребителски стоки и декоративни предмети.

Бластиране и мариноване

За постигане на матово покритие се използват бластиране и ецване. Процесът включва механично почистване чрез бластиране, последвано от химическо почистване в резервоар за пасивиране от неръждаема стомана. Резултатът е модерен, индустриален вид, който може да скрие несъвършенствата. Това покритие е предпочитано за морски проекти и други приложения, изложени на тежки атмосферни условия.

Бруширане

Матираната неръждаема стомана е създадена чрез лек процес на абразия, което ѝ придава отличителен външен вид. Матираното покритие е сребристо-сиво с тънки линии, преминаващи по повърхността. Това покритие не отразява светлината толкова силно, колкото полираното, което води до по-незабележим и изискан външен вид. Обикновено се използва при уреди, архитектурни елементи и интериорен дизайн.

Изследване

Офорт е процесът на прилагане на химикали върху повърхността на неръждаемата стомана, за да се получат шарки или текстури. Тази техника може да доведе до сложни модели, които са едновременно декоративни и практични. Гравираните покрития се използват широко в указателни табели, художествени инсталации и обков по поръчка. Този процес дава възможност за творческо персонализиране и може да подобри визуалната привлекателност на предметите от неръждаема стомана.

Електропокритие

Галванизацията е процес на добавяне на тънко покритие от друг метал върху повърхност от неръждаема стомана с помощта на електрически ток. Тази процедура може да подобри устойчивостта на корозия и естетиката на неръждаемата стомана. Хромът, никелът и златото са обичайни метали, използвани при галванизирането. Галваничните покрития се използват широко в автомобилната, бижутерийната и потребителската електронна промишленост поради повишената им издръжливост и визуална привлекателност.

Фактори, които да вземете предвид при избора на неръждаема стомана

Сила на опън

При избора на неръждаема стомана за даден проект е важна якостта на опън. Разбирането на натиска и натоварванията, на които ще бъдат подложени компонентите, помага за избора на материал, който може да издържи на тези натоварвания, без да се повреди. Сравняването на якостта на опън на различните класове ще ви помогне да елиминирате неподходящите решения.

Изисквания за твърдост

Ако проектът ви се нуждае от компоненти с определени нива на твърдост, проверете дали материалът може да бъде термично обработен, за да придобие необходимите качества. Аустенитните неръждаеми стомани не могат да се закаляват чрез термична обработка, което може да ограничи използването им в някои приложения. Балансирането на твърдостта с други механични качества е от решаващо значение за постигане на максимална производителност.

Магнитни свойства

При проекти, свързани с магнетизма, е важно да се разбере, че аустенитните неръждаеми стомани са немагнитни поради своята микроструктура. За разлика от тях феритните и мартензитните неръждаеми стомани са магнитни. Тази разлика е важна за приложенията в електронни компоненти и медицински изделия, където магнитните смущения трябва да бъдат намалени.

Съображения за разходите

Въпреки че разходите винаги са важен фактор, от решаващо значение е да се проучи цялата стойност на проекта, а не само разходите за материали. Намалете броя на процесите на обработка и опростете дизайна на компонентите, за да спестите пари. Освен това избягвайте да изисквате твърде специализирани марки или маркови материали, тъй като те могат да повишат цените и времето за изпълнение.

Заключение

Неръждаемата стомана е отличен материал за обработка с ЦПУ, тъй като е здрава, устойчива на корозия и визуално привлекателна. Нейната висока якост на опън, стабилност при ниски температури и способност да понася неблагоприятни условия я правят идеален вариант за различни приложения. Въпреки това, той също така създава трудности като прегряване, износване на инструментите и постигане на подходящо качество на повърхността.

Тъй като рязането на неръждаема стомана е много трудно, е много важно да работите с надежден и квалифициран цех за машини с ЦПУ. Проблемите, които идват с него, могат да бъдат решени от квалифицирани механици, които разполагат с правилните инструменти и ноу-хау. Правилният цех ще знае как да избере правилните материали, да контролира настройките за рязане, да управлява топлината и да въведе ефективни мерки за контрол на стружките.