Обробка нержавіючих та жароміцних сталей

Актуальність

Нержавіючим називають сплав, який здатний тривалий час протистояти впливу хімічно активного середовища, це можуть бути і несприятливі атмосферні умови, кислотне або лужне середовище в хімічному виробництві. Останнім часом у багатьох вузлах, машинах та механізмах вуглецеві марки стали застосовуються все рідше, а їх поступово витісняють елементи зі спеціальних сталей. Пов'язано це з тим, що звичайна сталь має певний поріг — межа, вище за яку стає неможливим її використання в умовах зростаючих навантажень, наприклад, при високих температурах, тиску або в присутності агресивних середовищ. В цьому випадку, їх з успіхом замінюють жароміцні та стійкі нержавіючі сталі та леговані сплави з ексклюзивними властивостями, які добре працюватимуть там, де звичайна сталь не впорається.

Переваги нержавіючих сталей

Жароміцність. Жароміцним називають матеріал, який може витримати вплив високих температур, не втрачаючи при цьому своєї механічної міцності. Жароміцні сталі ще відносять і в групі дисперсійно твердіють, з виділенням легуючого елемента, відмінного від основи сталі, в дрібнодисперсній формі, і його розподіл по всьому об'єму металу. Жаростійкість характеризує матеріал, який не втрачає корозійної стійкості при нагріванні. Поєднання цих якостей мають леговані корозійностійкі сталі. Висока міцність і в'язкість даних матеріалів відносить їх до класу важкооброблюваних, що особливо проявляється при різанні, зняттям стружки. Для цього потрібен спеціальний інструмент, режим різання, підбір СОЖ, та рішення ін. важливих деталей.

Обробка

При порівнянні фізико-механічних якостей легованої сталі і звичайної було з'ясовано, що такі показники, як межа міцності при розтягуванні, твердість у них приблизно рівні. Згадаймо діаграму розтягування — стиснення, добре відому з курсу сопромату. Лінія. Після чого настає різке зміцнення - і для подальшої деформації доводиться значно збільшувати силу впливу. таких якостях, як теплопровідність, температура плавлення та ін., які також значно впливають на процес обробки.

Обробка різанням

Отже, при обробці різанням , показники зміцнення легованої сталі досить високі, що вимагає докладання значних сил. тим він, більш зміцнюється при механічному навантаженні. А нержавіючі сталі відносяться до високопластичних. ускладнює її обробку в автоматичному режимі.

Друга особливість легованої сталі при обробці різанням - мала теплопровідність, що призводить до підвищення температур у робочій зоні, і вимагає оптимального підбору охолоджувальної рідини, яка, крім ефективного видалення тепла, повинна полегшувати різання та запобігати наклепу. Наклеп виникає на робочій кромці ріжучої пластини, що призводить до зміни геометрії різця, і в кінцевому підсумку - до його дострокового виходу з ладу. Як правило, при обробці легованих жароміцних сталей не рекомендуються високі швидкості обробки - це призводить до подорожчання деталі. Вирішити цю проблему можна, використовуючи спеціальні ріжучі пластини, призначені виключно для легованих сталей та спеціальні СОЖ.

Третя особливість – збереження міцності та твердості під впливом високих температур. Це особливо характерно для жароміцних марок сталей, що у поєднанні з наклепом призводить до прискореного зносу ріжучого інструменту і не дозволяє використовувати високі обороти.

Четверте - наявність у складі сталі твердого розчину другої фази з надзвичайно твердими інтерметалічними та карбідними сполуками, які, незважаючи на свої мікроскопічні розміри, діють на поверхню ріжучого інструменту як абразивний матеріал. Інструмент сточується і тупиться набагато швидше, що призводить до необхідності його частого переточування та виправлення геометрії ріжучих кромок. Як показує практика, коефіцієнт тертя при обробці легованих сталей на порядок більше, ніж при обробці звичайних вуглецевих сталей.

П'яте. Низька вібростійкість виникає через нерівномірність процесів зміцнення деталі в міру різання - оскільки процес пластичної деформації при обробці протікає по-різному, спочатку і всередині обробки. Якщо обробляється невелика за розмірами деталь, то в принципі цим явищем можна і знехтувати. Коли ж йдеться про обробку довгої деталі, наприклад, валу, то тут уже можуть бути складності.

Оптимізація технології

Всі ці явища вимагають особливого підходу до обробки легованих сталей різанням, особливо якщо обробка йде в повністю автоматичному режимі — наприклад, на автоматах поздовжнього точення і верстатах з ЧПУ з автоматичною подачею прутка. Як можна знизити вплив негативних факторів - розглянемо на прикладі токарної обробки - як найбільш поширеної. Токарна обробка передбачає зняття шару припуску у вигляді стружки з деталі, що обертається навколо своєї осі. Рух різця у разі відбувається за двома координатами в горизонтальній площині. Під впливом сил різання відбувається часткове зміщення кристалічних ґрат – виникає наклеп – поверхневе зміцнення. При цьому значна частина енергії тертя інструменту перетворюється на теплову. а як ми пам'ятаємо – матеріал має низьку теплопровідність. Поверхня деталі нерівномірно нагрівається, виникає вібрація, внаслідок чого негативна дія перерахованих факторів посилюється.

Щоб інструмент не так швидко тупився, можна зменшити шар припуска, що знімається, і подачу інструменту, а також підвищити оберти шпинделя. В результаті поверхня виходитиме з більш високим класом шорсткості. Непогано зарекомендували себе способи обробки легованих сталей із застосуванням кислоти - це дозволяє знизити ступінь виникнення таких явищ, як прискорене зношування інструменту, і наклеп, проте, це надзвичайно негативно позначається на токарному устаткуванні і самому токарі. Оптимізація обробки легованих сталей - це перш за все, оптимальний підбір ріжучого інструменту, підвищеної стійкості, вибір оптимальних режимів різання, і правильний вибір СОЖ та її оптимальна подача.

Марки різців

Твердий сплав Т30К4, Т15К6, ВК3 мають високу твердість і стійкість до зносу. Зносостійкі напайки Т5К7, Т5К110 - більш в'язкі, але менш зносостійкі. І, нарешті, ВК6А, ВК8 відрізняються зниженою зносостійкістю, але підвищеною в'язкістю вони добре зарекомендували себе при ударних навантаженнях.

Твердосплавна пластина з покриттям - TiC

Вони відрізняються високою зносостійкістю. Істотний вплив на ріжучі властивості твердосплавних пластин надають різні способи обробки таких матеріалів - наприклад, азотування та ціанування. Покриття кубічним нітридом бору - досить дороге, але володіє унікальними властивостями - таке покриття багаторазово підвищує твердість інструменту, його стійкість і зносостійкість.

Обробка жароміцних сталей

Застосовуються такі марки твердих сплавів, як р14Ф4, Р10К5Ф5, Р9Ф5, Р9К9. Літера Р - у позначенні вказує на належність даного твердого сплаву до швидкорізальних. У такі сплави додають кобальт та ванадій, що суттєво підвищує механічну стійкість ріжучого інструменту. Застосування швидкорізальних сплавів дозволяє суттєво прискорити обробку легованих сталей, скоротити витрату інструменту. Але такі сплави мають і слабке місце — вони бояться перегріву. Якщо при обробці стали інструментом з такою ріжучою пластиною станеться перебій з подачею СОЖ - то інструмент в переважній більшості випадків непридатний і його доводиться або утилізувати, або напоювати нову пластину.

Застосування СОЖ

Це одна з умов обробки легованих сталей. СОЖ необхідні, перш за все, для запобігання передчасному зносу інструменту, поліпшення характеристик різання, отримання якіснішої поверхні оброблюваної деталі та підвищення точності обробки. Для кожного типу оброблюваної сталі, виду ріжучої пластини, підбирається своя рідина, що охолоджує, спосіб її подачі в область різання.

Найбільш ефективним вважається такий метод, який сприяє максимальному відводу тепла із зони різання. Тут добре себе зарекомендували — високонапірна подача СОЖ переважно на задню поверхню робочої пластини різального інструменту, розпилення СОЖ і досить рідко зустрічається, в основному на оборонних підприємствах, — охолодження вуглекислотою.

Вибір способу охолодження

Залежить від умов обробки та технологічних можливостей обладнання. Найбільш поширене високонапірне охолодження - воно може застосовуватися при токарній обробці, фрезерній багатоінструментальній, при шліфуванні та ін. Такий спосіб характерний для багатьох виробників обладнання як вітчизняних, так і зарубіжних. Рідина подається розпиленням точно в область різання. При зіткненні з нагрітим металом вона швидко випаровується, забираючи тепло та ефективно охолоджуючи робочу поверхню. До нестачі описаного методу можна віднести високі втрати СОЖ. Застосування даного методу дозволяє збільшити період стійкості інструменту майже в 6 разів — це відбивається на вартості деталі в кінцевому підсумку.

Більш ефективним є одночасна подача СОЖ в область різання і в область утворення стружки, проте, технічно це не завжди буває можливо - може вимагати доопрацювання технологічного обладнання. Даний спосіб охолодження підходить для середньосерійного та дрібносерійного виробництва.

Найефективніший, з точки зору відведення тепла із зони обробки, є звичайно ж охолодження вуглекислотою, при якому температура в області різання становить близько мінус 79 °C. Однак цей спосіб найбільш дорогий, застосовний тільки в одиничному виробництві. Використовується, як правило, в оборонній промисловості, при виготовленні невеликих партій високоточних та відповідальних деталей, які виготовляються із легованих сталей із спеціальними властивостями.

Основні вимоги до обробки

Для обробки легованих сталей сам верстат і система СНІД (верстат - пристосування - інструмент - деталь) повинні мати ряд якостей. Це насамперед підвищена жорсткість усієї системи. Адже леговані стали при обробці здатні викликати вібрацію, яка передається всій системі. При низькій жорсткості системи СНІД це може призвести до шлюбу та підвищеного зношування інструменту. По-друге, система має бути розрахована на значні механічні навантаження, що виникають у процесі обробки, а вони набагато вищі, ніж при обробці чорних металів. Третє — мінімальні люфти у вузлах та механізмах металообробного обладнання.

Електродвигун повинен мати значний запас міцності, оскільки обробка легованих сталей передбачає підвищені навантаження. З цієї ж причини необхідно перед початком обробки стали перевірити стан клинопасової передачі, стану ременів і самих шківів. Пристосування та інструменти повинні бути максимально жорсткими і короткими, щоб зменшити вплив сил різання на кінцевий результат.

Альтернативні напрямки

Оптимізувати обробку легованих сталей можна за рахунок використання ультразвукових коливань, слабких струмів, попереднього підігріву деталей - але ці способи всі занадто дорогі, вимагають спеціального додаткового обладнання і рідко застосовуються. Найчастіше практично використовують спеціальні кислоти. Іноді досвідчені токарі використовують звичайнісіньку цибулю, а вірніше її сік, який, як це не дивно, помітно покращує чистоту поверхні деталі, полегшує процес різання і збільшує термін служби інструменту.

Купити, ціна

На складі ТОВ «" є різноманітний асортимент нержавіючого прокату. Ми цінуємо час своїх клієнтів, тому завжди готові допомогти з оптимальним вибором. До ваших послуг досвідчені менеджери-консультанти. Якість продукції гарантується суворим дотриманням норм виробництва. Терміни виконання замовлень мінімальні. Оптові покупці отримують пільгові знижки.