Prelucrarea CNC a oțelului inoxidabil: Tipul, provocările și soluțiile

Tipuri de oțel inoxidabil

Oțel inoxidabil austenitic

oțelul inoxidabil austenitic este utilizat în mod obișnuit. Acestea sunt bine cunoscute pentru faptul că nu ruginesc, sunt flexibile și ușor de sudat. Nu este magnetic și nu poate fi făcut mai dur prin încălzire. Oțelurile austenitice sunt de tipul 304 și 316. O mulțime de tipuri diferite de unelte folosesc aceste oțeluri, cum ar fi motoarele cu gaz pentru fabrici și clădiri.

Oțel inoxidabil Ferritic

Oțelurile inoxidabile feritice au aproximativ 12% crom și sunt magnetice datorită structurii lor cubice centrate pe corp. Au o rezistență mai mică la coroziune și la căldură decât oțelurile austenitice, dar sunt mai rezistente la fisurarea prin coroziune sub tensiune. Oțelurile feritice, cum ar fi tipurile 430 și 446, sunt utilizate pe scară largă în componente auto și aparate de bucătărie.

Oțel inoxidabil Martensitic

Oțelurile inoxidabile martensitice sunt renumite pentru duritatea și rezistența lor ridicată, care pot fi îmbunătățite prin tratament termic. De obicei, au o rezistență mai slabă la coroziune decât oțelurile austenitice și feritice. Oțelurile martensitice, cum ar fi tipurile 410 și 420, sunt utilizate în tacâmuri, instrumente chirurgicale și supape datorită proprietăților lor de întărire și revenire.

Duplex din oțel inoxidabil

Oțelurile inoxidabile duplex au o compoziție care este un amestec de faze austenitice și feritice. Acest lucru le face mai puternice și mai rezistente la fisurarea prin coroziune sub tensiune. De asemenea, acestea conțin mai puțin molibden și nichel decât tipurile austenitice, ceea ce le face mai ieftine. Tipurile duplex, precum 2205 și 2507, sunt utilizate în industria petrolului și gazelor, în procesele chimice și în industria navală.

Oțel inoxidabil cu întărire prin precipitare

Oțelurile inoxidabile cu întărire prin precipitare (oțeluri PH) se disting prin rezistența lor ridicată și rezistența excepțională la coroziune. Tratamentul termic poate fi utilizat pentru a le întări și a le crește rezistența la curgere. Clasele PH comune includ 17-4 PH și 15-5 PH, care sunt utilizate în componente aerospațiale, echipamente pentru petrol și gaze și reactoare nucleare datorită durabilității și fiabilității lor deosebite.

Elegerea gradului corect de aliaje din oțel inoxidabil

SS Grade 17-4

SS Grade 17-4 este un oțel inoxidabil martensitic cu rezistență ridicată și rezistență excelentă la coroziune. Acesta conține până la 30% crom, ceea ce îl face mai durabil. Capacitatea acestui aliaj de a tolera medii ostile și situații de stres ridicat îl face perfect pentru utilizarea în petrol și gaze, turbine de aeronave și reactoare nucleare.

SS303

SS303 este un oțel inoxidabil austenitic care este foarte ușor de prelucrat. Nu este prea scump și nu ruginește, așa că o mulțime de oameni îl folosesc pentru a face piulițe, șuruburi, piese de avion și echipamente electrice. Dar nu poate fi utilizat în mediul marin, iar încălzirea nu îl face mai dur.

SS304

SS304 este una dintre cele mai populare clase de oțel inoxidabil disponibile. Acesta oferă o sudabilitate excelentă, prelucrabilitate și rezistență la coroziune. Acest lucru îl face util pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv arhitectură, schimbătoare de căldură, echipamente pentru manipularea alimentelor și piese auto. În ciuda flexibilității sale, SS304 este supus fisurării prin coroziune sub tensiune în anumite condiții.

SS416

SS416 este considerat cel mai prelucrabil oțel inoxidabil. Are o rezistență moderată la coroziune și o prelucrabilitate ridicată, ceea ce îl face ideal pentru piulițe, șuruburi, arbori, angrenaje, supape și pompe. Cu toate acestea, poate fi mai potrivit pentru medii marine sau saturate cu clor, precum și pentru sudabilitate îmbunătățită.

Avantajele oțelului inoxidabil în prelucrarea CNC

High Tensile Strength

Rezistența ridicată la tracțiune înseamnă că oțelul inoxidabil poate suporta forțe puternice de tracțiune sau îndoire fără a se rupe. Această trăsătură este foarte importantă pentru obiectele care vor fi îndoite și rulate foarte mult pe parcursul vieții lor. Oțelul inoxidabil este mai rezistent decât oțelul moale, alama și aluminiul. Acest lucru îl face o alegere excelentă pentru piesele care trebuie să fie puternice și să dureze mult timp.

Stabilitate la temperaturi scăzute

Anumite tipuri de oțel inoxidabil sunt stabile chiar și la temperaturi scăzute. Oțelurile austenitice, de exemplu, își mențin tenacitatea și rezistența la tracțiune excepționale sub 0 grade Celsius. Acest lucru face ca oțelul inoxidabil să fie adecvat pentru utilizarea în condiții criogenice. Cu toate acestea, nu toate tipurile de oțel inoxidabil au această caracteristică, astfel încât selectarea celui potrivit pentru cerințele dvs. specifice este esențială.

Rezistență la coroziune

Faptul că oțelul inoxidabil nu ruginește este una dintre cele mai bune calități ale sale. Nu ruginește și nu se pătează chiar dacă este expus la apă, substanțe chimice și temperaturi ridicate sau scăzute. Deoarece oțelul inoxidabil conține crom, care formează un strat protejat pe partea superioară, acesta este rezistent. Așadar, oțelul inoxidabil este excelent atât pentru interior, cât și pentru exterior, deoarece durează mult timp și nu necesită prea multă întreținere.

Provocări în prelucrarea CNC a oțelului inoxidabil

Probleme de supraîncălzire

Oțelul inoxidabil are o conductivitate termică scăzută, prin urmare se încălzește rapid în timpul prelucrării. Această acumulare rapidă de căldură poate afecta atât oțelul inoxidabil, cât și sculele utilizate. Supraîncălzirea poate cauza uzura sculei, scăderea preciziei și, eventual, deformarea materialului. Gestionarea eficientă a căldurii este esențială pentru menținerea calității articolelor prelucrate.

Dificultatea finisării suprafeței

Obținerea unui finisaj adecvat al suprafeței componentelor din oțel inoxidabil poate fi dificilă. Spre deosebire de alte metale, finisajul suprafeței oțelului inoxidabil afectează nu numai aspectul său, ci și rezistența la coroziune, caracteristicile electrice și sudabilitatea. Alegerea corectă a proceselor de finisare și menținerea preciziei sunt esențiale pentru a se asigura că produsul finit îndeplinește standardele cerute.

Sunt necesare competențe tehnice ridicate

Prelucrarea oțelului inoxidabil necesită abilități tehnice avansate și înțelegere. Uneltele de tăiere, viteza sau tehnica necorespunzătoare pot deteriora rapid materialul. Capacitatea oțelului inoxidabil de a munci din greu și durabilitatea sa îl fac un material dificil pentru mașini. Astfel, sunt necesare personal și echipamente calificate pentru a produce rezultate optime.

Depășirea provocărilor în prelucrarea oțelului inoxidabil

Elegerea instrumentelor potrivite

Alegerea uneltelor potrivite este esențială pentru prelucrarea cu succes a oțelului inoxidabil. Frezele și burghiurile de înaltă calitate, cum ar fi cele compuse din oțel de mare viteză (HSS) din molibden sau tungsten, pot suporta stresul operației cu uzură redusă. De asemenea, aceste unelte sporesc luciul suprafeței. Evitați utilizarea sculelor care se uzează rapid, deoarece acestea scad viteza de prelucrare și cresc cheltuielile de fabricație.

Managementul generării de căldură

Gestionarea căldurii este esențială în prevenirea problemelor mașinii. Pentru a gestiona eficient căldura, reduceți viteza de tăiere și aplicați agenți de răcire. Lichidele de răcire ajută la dispersarea căldurii și la menținerea intactă a materialului. Dacă materialul începe să se supraîncălzească în timpul prelucrării, este mai bine să vă opriți și să îi permiteți să se răcească înainte de a continua. Această metodă îmbunătățește precizia și previne deteriorarea.

Managementul formării cipurilor

Formarea așchiilor poate fi o problemă majoră la tăierea oțelului inoxidabil. Utilizarea ciclurilor de ciocănire și de spargere a așchiilor îmbunătățește formarea așchiilor și previne așchiile lungi și fibroase. De asemenea, este importantă inspectarea periodică a sculelor pentru a verifica uzura, deoarece sculele uzate produc mai multe așchii. Punerea în aplicare a acestor principii poate crește eficiența procesului de prelucrare, îmbunătățind în același timp calitatea produsului finit.

Probleme frecvente și soluții în prelucrarea oțelului inoxidabil

Supraîncălzire

Din cauza conductivității sale termice reduse, oțelul inoxidabil este predispus la supraîncălzire în timpul prelucrării. Acest lucru poate cauza uzura sculei și deformarea materialului. Pentru a evita supraîncălzirea, monitorizați temperatura piesei de prelucrat și utilizați lichide de răcire adecvate. Reducerea vitezei de tăiere și utilizarea de unelte ascuțite pot contribui, de asemenea, la reducerea acumulării de căldură.

Uzura de unelte

Oțelul inoxidabil este un material rigid care poate duce la uzura rapidă a sculei. Uneltele de înaltă calitate și de lungă durată, cum ar fi oțelul de mare viteză (HSS) sau carburile cimentate, pot crește durata de viață a uneltelor. Inspectarea și înlocuirea periodică a sculelor uzate este esențială pentru menținerea preciziei de prelucrare și evitarea defectelor în produsul finit.

Chip Control

Formarea așchiilor poate fi o problemă la tăierea oțelului inoxidabil, deoarece produce așchii lungi și fibroase care pot bloca mașina. Implementarea ciclurilor de ciocănire și a instrumentelor de spargere a așchiilor poate ajuta la gestionarea așchiilor. Asigurarea unor sisteme adecvate de evacuare a așchiilor promovează buna funcționare și reduce deteriorarea mașinii.

Soluții pentru prelucrarea CNC eficientă a oțelului inoxidabil

Selectarea materialelor adecvate pentru unelte

Selectarea materialelor adecvate pentru scule este esențială pentru tăierea eficientă a oțelului inoxidabil.

Oțel de mare viteză (HSS)

Uneltele din oțel de mare viteză sunt puternice și pot rezista la temperaturi ridicate fără a-și pierde duritatea. Acestea sunt adecvate pentru o varietate de procese de prelucrare, cum ar fi găurirea și frezarea.

Carburi cimentate

Uneltele din carbură cimentată sunt o opțiune excelentă pentru HSS atunci când sunt necesare avansuri sau viteze mai mari. Aceste unelte produc un luciu superior și au o durată de viață mai lungă, fiind perfecte pentru mediile de producție ridicată.

Optimizarea geometriei sculei

Geometria sculei este esențială pentru eficiența operațiilor de prelucrare.

Unelte de degroșare

Uneltele de degroșare sunt destinate să îndepărteze rapid cantități mari de material. Acestea au un design puternic, care poate rezista solicitărilor ridicate întâlnite în timpul fazelor inițiale de prelucrare.

Unelte de finisare

Uneltele de finisare au o geometrie mai fină, ceea ce duce la obținerea unor finisaje de suprafață mai bune. Acestea sunt utilizate în etapele finale ale prelucrării mecanice pentru a obține precizia și frumusețea necesare.

Slotting Tools

Uneltele de așchiere sunt concepute pentru a crea fante în materiale. Acestea au un design unic care permite evacuarea rapidă a așchiilor și tăierea de precizie.

Unelte de frezat de înaltă eficiență

Uneltele de frezat de înaltă eficiență sunt concepute pentru a crește producția, păstrând în același timp precizia. Acestea oferă viteze de tăiere mai mari și finisaje de suprafață superioare.

Controlul parametrilor de tăiere

Controlul adecvat al parametrilor de tăiere este esențial pentru o prelucrare de succes.

Viteza de tăiere (SFM)

Menținerea vitezei de tăiere adecvate favorizează îndepărtarea eficientă a materialului, reducând în același timp uzura sculei. Reglați viteza în funcție de duritatea materialului și de tipul de operație.

Rata de alimentare

Pentru a obține un echilibru între eficiența tăierii și durata de viață a sculei, setați viteza de avans. O rată de avans mai mare poate crește productivitatea, dar poate crește și uzura sculei dacă este utilizată incorect.

Adâncimea tăieturii

Adâncimea de tăiere trebuie determinată astfel încât să nu se aplice o forță excesivă sculei sau materialului. Este vorba de obținerea unui echilibru care să permită îndepărtarea eficientă a materialului fără a pune în pericol integritatea sculei.

Utilizarea lichidelor de răcire

Lichidele de răcire joacă un rol vital în gestionarea generării de căldură în timpul prelucrării. Acestea ajută la:

• Reducerea frecării între unealta de tăiere și material.
• Scădeți temperatura zonei de tăiere.
• Îmbunătățiți durata de viață a sculei prin minimizarea uzurii.
• Îmbunătățirea finisării suprafeței prin prevenirea supraîncălzirii și a deformării materialului.

Prevenirea deformării piesei de prelucrat

Pentru a evita deformarea piesei de prelucrat, este esențial să:

• Utilizați instalații de scule rigide pentru a minimiza vibrațiile.
• Mențineți o încleiere corespunzătoare pentru a vă asigura că piesa de prelucrat este bine fixată în poziție.
• Monitorizați și reglați parametrii de tăiere pentru a evita forța excesivă asupra piesei de prelucrat.

Opțiuni de finisare a suprafeței pentru oțel inoxidabil

Polishare

Șlefuirea este o modalitate de lustruire a suprafețelor de îmbinare ale oțelului inoxidabil. Aceasta creează o suprafață netedă, strălucitoare. Majoritatea componentelor din oțel inoxidabil au un finisaj în oglindă #3, #4 sau #8. Un finisaj în oglindă este popular deoarece reflectă lumina și creează un aspect lustruit, elegant. Finisajele lustruite sunt frecvent utilizate acolo unde estetica este importantă, cum ar fi bunurile de consum și articolele decorative.

Arderea și murarea

Sablarea și decaparea sunt utilizate pentru a obține un finisaj mat. Acest proces implică curățarea mecanică prin sablare cu margele, urmată de curățarea chimică într-un rezervor de pasivare din oțel inoxidabil. Rezultatul este un aspect modern, industrial, care poate ascunde imperfecțiunile. Acest finisaj este preferat pentru proiectele marine și alte aplicații expuse la condiții meteorologice dificile.

Brushing

Oțelul inoxidabil periat este creat printr-un proces de abraziune ușoară, conferindu-i un aspect distinct. Finisajul periat este argintiu-cenușiu, cu linii subțiri care traversează suprafața. Acest finisaj nu reflectă lumina la fel de mult ca un finisaj lustruit, rezultând un aspect mai discret, rafinat. Este utilizat în mod obișnuit la aparate, elemente arhitecturale și design interior.

Etching

Gravura este procesul de aplicare a substanțelor chimice pe suprafața oțelului inoxidabil pentru a produce modele sau texturi. Această tehnică poate rezulta în modele complicate care sunt atât ornamentale, cât și practice. Finisajele gravate sunt utilizate pe scară largă în semnalistică, instalații artistice și feronerie personalizată. Acest proces permite personalizarea creativă și poate îmbunătăți atractivitatea vizuală a obiectelor din oțel inoxidabil.

Electroplacare

Electroplacarea este procesul de adăugare a unui strat subțire dintr-un alt metal pe o suprafață din oțel inoxidabil cu ajutorul unui curent electric. Această procedură poate îmbunătăți rezistența la coroziune și aspectul estetic al oțelului inoxidabil. Cromul, nichelul și aurul sunt metale frecvent utilizate în galvanizare. Acoperirile galvanoplastice sunt utilizate pe scară largă în industria automobilelor, a bijuteriilor și a produselor electronice de larg consum datorită durabilității și atractivității lor vizuale sporite.

Factori de luat în considerare la alegerea oțelului inoxidabil

Rezistența la tracțiune

Atunci când alegeți oțel inoxidabil pentru un proiect, rezistența la tracțiune este importantă. Înțelegerea presiunilor și sarcinilor cu care se vor confrunta componentele ajută la selectarea unui material care poate suporta aceste solicitări fără a ceda. Compararea rezistenței la tracțiune a diferitelor clase vă va ajuta să eliminați soluțiile nepotrivite.

Cerințe de duritate

Dacă proiectul dvs. necesită componente cu niveluri de duritate specificate, verificați dacă materialul poate fi tratat termic pentru a dobândi calitățile necesare. Oțelurile inoxidabile austenitice nu pot fi întărite prin tratament termic, ceea ce poate limita utilizarea lor în anumite aplicații. Echilibrarea durității cu alte calități mecanice este esențială pentru o performanță maximă.

Proprietăți magnetice

Pentru proiectele care implică magnetismul, este esențial să se înțeleagă că oțelurile inoxidabile austenitice nu sunt magnetice datorită microstructurii lor. În schimb, oțelurile inoxidabile feritice și martensitice sunt magnetice. Această diferență este importantă pentru aplicații în componente electronice și dispozitive medicale, unde interferențele magnetice trebuie reduse.

Costuri

Deși costul este întotdeauna un aspect important, este esențial să examinați costul întregului proiect, nu doar cheltuielile cu materialele. Reduceți numărul de procese de prelucrare și simplificați proiectarea componentelor pentru a economisi bani. În plus, evitați să solicitați clase prea specializate sau materiale de marcă, deoarece acestea ar putea crește prețurile și termenele de execuție.

Concluzie

Oțelul inoxidabil este un material excelent pentru prelucrarea CNC deoarece este puternic, rezistent la coroziune și atrăgător din punct de vedere vizual. Rezistența sa ridicată la tracțiune, stabilitatea la temperaturi scăzute și capacitatea de a tolera condiții ostile îl fac o opțiune ideală pentru o varietate de aplicații. Cu toate acestea, prezintă, de asemenea, dificultăți, cum ar fi supraîncălzirea, uzura sculei și atingerea calității adecvate a suprafeței.

Deoarece tăierea oțelului inoxidabil este atât de dificilă, este foarte important să lucrați cu un atelier de mașini CNC de încredere și calificat. Problemele care vin odată cu aceasta pot fi rezolvate de mecanici calificați care au instrumentele și cunoștințele necesare. Atelierul potrivit va ști cum să aleagă materialele potrivite, să controleze setările de tăiere, să gestioneze căldura și să pună în aplicare măsuri eficiente de control al așchiilor.