Существует множество информации о механической обработке с ЧПУ, но лишь немногие из них подробно рассказывают о таких специфических материалах, как нержавеющая сталь. В этом руководстве мы подробно рассмотрим возможности обработки нержавеющей стали, расскажем о ее уникальных проблемах, методах улучшения обрабатываемости и свойствах материала, влияющих на обработку с ЧПУ.
Почему нержавеющая сталь сложна в обработке
Нержавеющая сталь - популярный материал для обработки на станках с ЧПУ, но ее прочность, коррозионная стойкость и высокий предел прочности на разрыв делают ее более сложной в обработке по сравнению с другими металлами, например алюминием. При обработке нержавеющей стали очень важно понимать, как ее легирующие элементы и свойства материала влияют на обрабатываемость.
Общие проблемы при обработке нержавеющей стали:
- Усиление работы: Нержавеющая сталь имеет тенденцию затвердевать во время обработки, что затрудняет процесс резки.
- Низкая теплопроводность: Нержавеющая сталь неэффективно отводит тепло, что приводит к накоплению тепла на режущем инструменте, износу и деформации инструмента.
- Застроенный край (BUE): Материал может прилипнуть к режущей кромке, что повлияет на точность и качество обработки.
Чтобы преодолеть эти трудности, машинисты должны тщательно выбирать инструменты, настраивать параметры резки и использовать соответствующие смазочно-охлаждающие жидкости и покрытия.
Читайте также:
Обработка с ЧПУ Magenesium
Свойства нержавеющей стали, влияющие на обрабатываемость
Обрабатываемость нержавеющей стали зависит от состава сплава. Ниже приведено описание того, как различные элементы влияют на обрабатываемость:
| Элемент | Влияние на обрабатываемость | Типичные диапазоны сплавов (%) |
|---|---|---|
| Хром (Cr) | Обеспечивает коррозионную стойкость за счет образования пассивного оксидного слоя | Мин 10.5% |
| Никель (Ни) | Повышает прочность и коррозионную стойкость, но может снизить обрабатываемость | До 25% |
| Сера (S) | Добавляется в небольших количествах для улучшения обрабатываемости за счет образования сульфидов, разрушающих стружку | Низкие суммы |
| Углерод (C) | Повышает твердость, улучшая прочность, но снижая обрабатываемость | Варьируется, обычно <1,2% |
| Молибден (Mo) | Повышает стойкость к точечной коррозии, но может затруднить обработку | 0.5 – 7.0% |
| Титан (Ti) | Повышает вязкость ферритных сталей, может усложнить обработку | Варьируется |
| Ниобий (Nb) | Повышает твердость и обрабатываемость мартенситных сплавов | Варьируется |
| Азот (N) | Повышает прочность и устойчивость к точечной коррозии, особенно у аустенитных нержавеющих сталей | Варьируется |
Эти элементы влияют на такие важные факторы обработки, как образование стружки, силы резания, и износ инструмента. Например, сера улучшает обрабатываемость за счет образования включений, которые разбивают стружку и служат смазкой при резании.
Обрабатываемость распространенных марок нержавеющей стали
Нержавеющая сталь бывает разных марок, каждая из которых отличается по обрабатываемости. Вот краткое сравнение популярных марок нержавеющей стали, используемых в обработке с ЧПУ:
| Марка нержавеющей стали | Основные свойства | Приложения | Обрабатываемость |
|---|---|---|---|
| 304 (Общее назначение) | Хорошая коррозионная стойкость, отличная формуемость | Валы, крепеж, кухонное оборудование | Умеренная (улучшается при добавлении серы) |
| 316 (Морской класс) | Превосходная коррозионная стойкость (молибден), устойчивость к точечной коррозии | Морские запчасти, химическое оборудование | Сложнее, чем 304 |
| 430 (ферритный) | Низкая стоимость, достойная коррозионная стойкость, магнитные | Приборы, автомобильная отделка | Легче, чем 304/316 |
| 17-4 PH (Мартенситный) | Высокопрочная, закаливаемая, используется в аэрокосмической промышленности | Медицинские имплантаты, клапаны, аэрокосмические детали | Сложно, требует точных инструментов и техники |
Основные аспекты обрабатываемости нержавеющей стали
- 304 нержавеющая сталь лучше поддается обработке по сравнению с 316 благодаря более низкому содержанию никеля, что снижает упрочнение при обработке.
- 316 обеспечивает превосходную коррозионную стойкость, особенно в хлоридных средах, но из-за содержания молибдена может быть сложнее в обработке.
- 400-я серия нержавеющие стали, такие как 430Как правило, они легче поддаются механической обработке, поскольку менее склонны к закалке и имеют более высокое содержание серы в некоторых сортах (например, 430F).
Алао Читать:
Обработка различных видов нержавеющей стали
Обрабатываемость различных видов нержавеющей стали существенно различается в зависимости от добавляемых элементов. Состояние, называемое нарастающей кромкой, - это когда материал прилипает к режущей кромке. Обычно это вызвано низкой скоростью резания и жесткой обработкой материала в месте резания.
Увеличение угла сдвига или граблины, а также числа оборотов будет способствовать выделению тепла. Однако каждый тип нержавеющей стали имеет множество других динамических характеристик.
Теплопроводность при обработке нержавеющей стали с ЧПУ
Теплопроводность - это способность материала передавать или проводить тепло. Это один из основных факторов при обработке нержавеющей стали. Причина заключается в ее малой способности создавать тепло, необходимое для формирования и разрушения правильной стружки.
Таким образом, при обработке заготовки с плохой проводимостью повышенное количество тепла передается инструменту. Это подчеркивает важность соответствующей промывки СОЖ для отвода тепловой стружки и покрытий инструмента. Она действует как тепловой барьер между основой инструмента и обрабатываемым материалом.
Элементы добавлены в базовый материал из нержавеющей стали
Теперь перейдем к элементам, добавляемым к каждому базовому материалу для получения различных типов, в таблице ниже перечислены все эти легирующие элементы. Они добавляются в разных количествах и на разных этапах создания материала.
Каждый из них придает материалу желаемые качества. По мере добавления все большего количества элементов параметры инструмента снижаются, и срок службы инструмента может сократиться.
Конечно же, на первом месте стоит хром. Как мы уже упоминали, материал должен содержать минимум 10,5% хрома, чтобы быть классифицированным как нержавеющий. При добавлении хрома материал может создавать пассивную пленку, называемую оксидом хрома. Она препятствует образованию ржавчины и создает мгновенный барьер при контакте с кислородом. Это основа всей нержавеющей стали.
Углерод добавляется в небольших количествах в некоторые виды нержавеющей стали для повышения твердости и прочности. Низкоуглеродистые типы, такие как 304L, часто используются в сварочных работах.
Практические советы по обработке нержавеющей стали
Учитывая сложности обработки нержавеющей стали, вот советы экспертов по улучшению обрабатываемости:
1. Оптимизация скоростей и подач при резке
- Низкие и умеренные скорости: Нержавеющая сталь имеет склонность к закалке, особенно при низких скоростях резки. Для улучшения результатов держите Высокое число оборотовно в пределах, позволяющих правильно формировать стружку и минимизировать накопление тепла.
- Более высокие скорости подачи: Увеличение скорости подачи может помочь предотвратить закалку на режущей кромке.
2. Используйте твердосплавные режущие инструменты
- Твердосплавные инструменты: Инструменты из быстрорежущей стали склонны к быстрому износу при обработке нержавеющей стали. Используйте твёрдосплавные инструменты с такими покрытиями, как TiAlN (нитрид титана и алюминия) чтобы выдерживать высокие температуры и силу резания.
- Геометрия инструмента: Выбирайте инструменты с положительные углы наклона для снижения силы резания и улучшения отвода стружки. Обеспечьте острые режущие кромки, чтобы свести к минимуму риск образования наростов.
3. Обильно применяйте охлаждающие жидкости
- Залить охлаждающую жидкость: При обработке нержавеющей стали выделяется значительное количество тепла, которое может повредить инструмент и деформировать заготовку. Для отвода тепла и увеличения срока службы инструмента используйте охлаждающую жидкость.
- Охлаждающие жидкости на масляной основе: Они, как правило, лучше, чем СОЖ на водной основе, снижают трение и продлевают срок службы инструмента, особенно при глубоком резании.
4. Предотвращение образования застроенной кромки (BUE)
- Увеличение угла сдвига: Больший угол сдвига уменьшает образование кромки, что приводит к более чистым срезам и лучшей обработке поверхности.
- Используйте инструменты с покрытием: Покрытия, такие как TiAlN или CrN (нитрид хрома) помогают предотвратить прилипание материала к режущей кромке.
5. Выбор подходящих покрытий для инструментов
- Покрытия для инструментов: Нержавеющая сталь имеет тенденцию прилипать к инструментам, особенно при обработке таких марок, как 316. Такие покрытия, как TiCN (карбонитрид титана) или TiN (нитрид титана) уменьшает трение, защищает от износа инструмента и улучшает качество обработки поверхности.
Процессы обработки нержавеющей стали
Нержавеющая сталь может быть обработана различными способами. Ниже приведены некоторые распространенные процессы обработки, а также сплавы нержавеющей стали, для которых они лучше всего подходят:
| Процесс | Пример сплава | Общий продукт |
|---|---|---|
| Поворот | 304, 316 | Валы, штифты, втулки |
| Фрезерование | 316, 17-4 PH | Рабочие колеса, корпуса насосов |
| Бурение | 430, 304 | Петли, кронштейны |
| Отвод | 17-4 PH, 304 | Аэрокосмические компоненты, крепеж |
Поворот
Токарная обработка используется для создания цилиндрических деталей, таких как валы и втулки. Заготовка вращается, а режущий инструмент снимает материал. Для нержавеющей стали используйте острые вставки с большим углом наклона для уменьшения силы резания.
Фрезерование
Фрезерование отлично подходит для создания сложных деталей, например корпусов насосов или пазов. Используйте малая глубина резания и частая смена инструмента во избежание перегрева заготовки.
Бурение
При сверлении нержавеющей стали используйте острые кобальтовые или твердосплавные сверла и обеспечьте подачу достаточного количества охлаждающей жидкости, чтобы избежать затвердевания в месте реза.
Отвод
Нарезание резьбы в нержавеющей стали может быть непростым делом из-за ее прочности. Используйте высокоскоростные краны с покрытиями для повышения износостойкости и снижения трения при нарезании резьбы.
Варианты обработки поверхности деталей из нержавеющей стали
Обработка поверхности - важнейший аспект обработки на станках с ЧПУ. Метод отделки зависит от назначения детали, будь то эстетические цели или повышение прочности и износостойкости. Вот несколько популярных методов отделки нержавеющей стали:
- Шлифовка: Создает гладкий, матовый вид благодаря использованию мелких абразивов.
- Полировка: Достигает зеркального блеска, идеально подходит для декоративных или хорошо заметных деталей.
- Обработка бисером: Придает матовость поверхности, обрабатывая ее мельчайшими шариками, создавая текстурированную, антибликовую поверхность, которая также помогает скрыть мелкие недостатки.
Передовые методы обработки нержавеющей стали
Для сложных проектов и высокоточных деталей передовые технологии и стратегии обработки могут сыграть решающую роль. Ниже приведены методы и процессы, которые помогают улучшить обрабатываемость нержавеющей стали, особенно более жестких сплавов, таких как 316 или 17-4 PH.
1. Использование современных стратегий траектории движения инструмента
- Высокоэффективный фрезерный станок (HEM): Используя более высокие скорости и меньшее радиальное зацепление, HEM помогает отводить тепло по большей площади инструмента и снижает риск закалки. Эта стратегия также повышает стойкость инструмента и качество обработки поверхности.
- Трохоидальное фрезерование: Трохоидальные траектории минимизируют количество выделяемого тепла, удерживая режущий инструмент в контакте с материалом в течение более короткого периода времени за проход, что делает их идеальными для труднообрабатываемых нержавеющих сталей, таких как 17-4 PH.
2. Использование многоосевых станков с ЧПУ
- 4-осевые и 5-осевые станки с ЧПУ: Эти станки позволяют использовать более сложные траектории движения инструмента и обрабатывать детали сложной геометрии за один установ. Для нержавеющей стали это помогает уменьшить возможные ошибки и минимизировать риск деформации детали, особенно для тонкостенных или сложных деталей.
3. Виброгасящие держатели инструментов
- Антивибрационные держатели инструментов: Жесткость нержавеющей стали может вызывать чрезмерные вибрации при обработке, что приводит к ухудшению качества поверхности и износу инструмента. Использование виброгасящих держателей инструмента повышает стабильность и приводит к повышению точности и качества поверхности.
4. Применение передовых технологий охлаждения
- Минимальное количество смазки (MQL): Вместо того чтобы заливать заготовку охлаждающей жидкостью, MQL использует небольшое количество высокоэффективного смазочного материала, наносимого непосредственно в зону резания. Это снижает нагрев и улучшает качество обработки поверхности в материалах, склонных к закалке.
- Криогенная обработка: Благодаря подаче жидкого азота непосредственно в зону резания криогенная обработка значительно снижает теплообразование, что приводит к увеличению срока службы инструмента и улучшению качества обработки поверхности, особенно при обработке труднообрабатываемых нержавеющих сталей, таких как 316.
5. Системы мониторинга срока службы инструмента
- Контроль износа инструмента в режиме реального времени: Установка датчиков на современных станках с ЧПУ помогает отслеживать износ инструмента и обеспечивает его замену до выхода из строя, повышая общую эффективность и точность процесса обработки. Это особенно важно для нержавеющих сталей из-за их склонности к быстрому износу инструментов.
Варианты обработки поверхности обрабатываемых деталей из нержавеющей стали
Чтобы повысить производительность, внешний вид или долговечность деталей из нержавеющей стали, после механической обработки можно применить несколько видов обработки поверхности:
- Пассивация: Этот химический процесс удаляет свободное железо и другие загрязнения с поверхности нержавеющей стали, повышая ее коррозионную стойкость. Он необходим для деталей, используемых в средах, где предотвращение ржавчины имеет решающее значение, например, в морской или медицинской промышленности.
- Электрополировка: Электрополировка сглаживает и полирует поверхность на микроскопическом уровне, что делает ее идеальной для деталей, требующих зеркальной отделки или подвергающихся воздействию агрессивных сред. Она также повышает коррозионную стойкость.
- Термическая обработка: Некоторые марки нержавеющей стали, например 17-4 PH, можно подвергать термообработке для повышения их твердости и механических свойств. Термообработка полезна, когда детали должны выдерживать высокие нагрузки или экстремальные условия.
Тематические исследования: Успешные проекты по обработке нержавеющей стали
Чтобы проиллюстрировать, как эти технологии обработки могут применяться в реальных условиях, приведем несколько примеров успешных проектов по обработке нержавеющей стали. Оборудование Yijin:
- Аэрокосмические компоненты (17-4 PH): Для клиента из аэрокосмической отрасли мы обрабатывали высокопрочные, коррозионностойкие детали с использованием 5-осевых станков с ЧПУ и криогенного охлаждения для достижения жестких допусков и снижения износа инструмента.
- Морское оборудование (нержавеющая сталь 316): Мы изготовили крыльчатки и корпуса клапанов для поставщика морского оборудования. Благодаря использованию высокоэффективных стратегий фрезерования и антивибрационных держателей инструментов мы сохранили структурную целостность деталей, сократив при этом время обработки.
- Медицинские имплантаты (нержавеющая сталь 304): Мы изготовили медицинские имплантаты на заказ с высокой степенью полировки поверхности с помощью методов электрополировки, обеспечив их биосовместимость и легкую стерилизацию.
Распространенные ошибки при обработке нержавеющей стали (и как их избежать)
Обработка нержавеющей стали требует точности и опыта. Вот распространенные ошибки, с которыми сталкиваются машинисты, и как их избежать:
- Неправильный выбор инструмента: Использование инструментов, не подходящих для нержавеющей стали, может привести к чрезмерному износу, плохой обработке поверхности и неточному резу. Всегда используйте твердосплавные инструменты с высокой износостойкостью и соответствующими покрытиями, например TiAlN.
- Неправильная скорость резки: Работа станка на несоответствующих скоростях может привести к закалке заготовки и преждевременному износу инструмента. Для достижения наилучших результатов используйте более низкие скорости резания и более высокие скорости подачи, чтобы предотвратить образование нарастающей кромки.
- Недостаточное количество охлаждающей жидкости: Небрежность в применении СОЖ может привести к перегреву и повлиять на точность реза. Всегда используйте достаточное количество СОЖ, предпочтительно на масляной основе для обработки нержавеющей стали.
- Игнорирование стратегий, ориентированных на конкретный материал: Марки нержавеющей стали значительно отличаются по степени обрабатываемости. Понимание специфических проблем каждой марки, например, низкой обрабатываемости 316 из-за молибдена, может помочь в корректировке стратегий обработки.
Читайте также:
Обработка алюминия с ЧПУ
Обработка титана с ЧПУ
Вопросы и ответы: Обрабатываемость нержавеющей стали
1. Каковы наиболее распространенные методы обработки нержавеющей стали?
- Наиболее распространенными методами обработки нержавеющей стали с ЧПУ являются точение, фрезерование, сверление и нарезание резьбы. Для решения конкретных задач также используются такие передовые методы, как лазерная и гидроабразивная резка.
2. Какова обрабатываемость нержавеющей стали?
- Нержавеющая сталь, как правило, обрабатывается труднее, чем более мягкие металлы, что обусловлено ее упрочняющими свойствами и низкой теплопроводностью. Стали с более высоким содержанием серы, такие как 303 и 430F, лучше поддаются обработке, в то время как 316 и 17-4 PH являются более сложными.
3. 304 или 316 легче поддаются обработке?
- Нержавеющая сталь 304 легче поддается обработке, чем 316, поскольку в ней меньше никеля и молибдена, что делает ее менее склонной к закалке.
4. Можно ли обрабатывать нержавеющую сталь в домашних условиях?
- Обработка нержавеющей стали в домашних условиях может быть затруднена из-за необходимости использования высококлассного оборудования и опыта. Для достижения точности требуются профессиональные станки с ЧПУ с многоосевыми возможностями. Для проектов "сделай сам" проще обрабатывать более простые металлы, такие как алюминий или латунь.
Доверьте Yijin Hardware для обработки нержавеющей стали
Обработка нержавеющей стали с ЧПУ - сложная, но полезная задача, особенно если она выполнена правильно. Зная свойства каждой марки нержавеющей стали и используя правильные инструменты, методы и охлаждающие жидкости, специалисты могут создавать высокоточные детали, отвечающие точным спецификациям.
На сайте Оборудование YijinМы специализируемся на обработке сложных деталей из нержавеющей стали, уделяя особое внимание качеству, точности и быстрому выполнению заказа. Наша команда опытных машинистов и современные станки с ЧПУ способны справиться с любым проектом по обработке нержавеющей стали, независимо от сложности и требований. Если вам нужны детали на заказ для аэрокосмической, морской, медицинской или автомобильной промышленности, у нас есть опыт и оборудование для их изготовления.
Получите ваши индивидуальные детали из нержавеющей стали сегодня!
Готовы приступить к следующему проекту по обработке нержавеющей стали? Оборудование Yijin является вашим надежным партнером по предоставлению высококачественных услуг по обработке с ЧПУ по требованию. Благодаря нашим передовым технологиям и стремлению к совершенству мы гарантируем точность и долговечность каждой детали, которую мы производим.
Свяжитесь с нами сегодня, чтобы запросить бесплатное предложение!
Мы поможем вам воплотить ваши сложные проекты в реальность с помощью наших передовых технологий обработки.
Вернуться к началу: Обрабатываемость нержавеющей стали
RU 
EN 
DE