Обработка нержавеющей стали. 101: полное руководство для начинающих и экспертов

В этой статье вы познакомитесь с многочисленными применениями обработки нержавеющей стали в различных отраслях промышленности. От авиации до экоэнергетики, давайте покажем, как обработанные детали из нержавеющей стали помогают другим технологиям в развитии современной инфраструктуры.

Что Нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь – это металлический сплав, состоящий из множества элементов, включая железо, никель, хром, молибден и т. д.

Это один из самых популярных металлов для большинства применений благодаря устойчивости к коррозии, а также другим механическим и физическим характеристикам.

Верхняя обрабатываемая нержавеющая сталь

· Дуплексная нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь 303 отличается хорошей обрабатываемостью и высокой эффективностью резки благодаря низкому содержанию серы. Это делает его удобным во время ломки стружки. Содержащийся в нем серный компонент обеспечивает обработку кромок без заусенцев и минимальный износ инструмента.

Это делает его пригодным для сложных и точных задач обработки, таких как нарезание резьбы и сверление.

Фазовая диаграмма дуплексной нержавеющей стали

Фазовая диаграмма дуплексной нержавеющей стали

· Нержавеющая сталь 316

Обработка нержавеющей стали 316 может показаться чрезвычайно сложной, поскольку она прочная и склонна к наклепу. Выбор режущих инструментов и условий обработки, оптимизированных для предотвращения или минимизации наклепа. Это именно то, что гарантирует соответствующие результаты обработки.

Кроме того, правильное применение СОЖ и правильное расположение стружки между стружками и режущими кромками делают обработку наиболее эффективной.

· Осадки: закаленная нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь 17-4 демонстрирует определенный уровень обрабатываемости, но работать с ней может быть сложнее, чем с другими марками.

Правильная термообработка непосредственно перед механической обработкой улучшает обрабатываемость материалов. Вы можете использовать его, чтобы сократить износ инструмента и уменьшить проблемы с наклепом.

· Аустенитные нержавеющие стали

Нержавеющая сталь 304 демонстрирует хорошую обрабатываемость, но также обладает упрочнением, возникающим во время механической обработки. Соблюдение точных скоростей резания, использования сопел и охлаждающей жидкости, а также выбор правильных инструментов — это основной способ уменьшить нагартование.

· Мартенситные нержавеющие стали

Обработка нержавеющей стали 440C, известной своей высокой износостойкостью и абразивностью, представляет собой сложную задачу. Для этого процесса используются твердосплавные инструменты с высокой износостойкостью, которые обычно используются для обработки алюминиевых сплавов 440С.

Обеспечение благоприятного резания за счет контроля сил резания и оптимальных параметров обработки имеет решающее значение для получения желаемой поверхности.

Свойства нержавеющей стали, делающие ее пригодной для механической обработки.

Устойчивость к коррозии: Способность нержавеющей стали противостоять коррозии гарантирует, что обработанные детали устойчивы к разрушению даже в экстремальных условиях.

Сила и выносливость: Уникальные характеристики прочности и вязкости нержавеющей стали позволяют ей выдерживать механические нагрузки и сохранять высокую стабильность размеров готовых деталей.

Упрочнение работы: Твердость и прочность нержавеющей стали может увеличиваться за счет явления наклепа во время механической обработки. Но правильный выбор инструмента и параметры резки очень важны для контроля этого эффекта.

Теплопроводность: Нержавеющая сталь отличается теплопроводностью и отводит тепло от инструмента, что предотвращает чрезмерный износ инструмента и стабильное поведение машины.

Методы и процессы обработки нержавеющей стали

· Выбор режущего инструмента

Вы учитываете марку и тип покрытия и формы режущего инструмента, чтобы минимизировать затраты и повысить долговечность. Для изготовления деталей из нержавеющей стали, твердосплавных или быстрорежущих сталей часто выбираются инструменты со специальным покрытием, например TiN или TiAlN, поскольку материал твердый и абразивный. Это помогает снизить износ инструмента и гарантирует точность размеров.

Методы обработки

  • Превращение: вы вращаете заготовку, удерживая одноточечный инструмент, чтобы получить заготовку круглой формы. Токарная обработка может быть очень универсальной, поскольку обеспечивает строгие допуски и хорошее качество поверхности, что делает ее подходящей для изготовления валов, втулок или цилиндров.
  • Фрезерование: Удаление материала с заготовки с помощью вращающихся режущих инструментов практически для изготовления различных форм, пазов и рельефов. Фрезерование помогает в производстве сложных форм и очень эффективно при производстве таких компонентов, как шестерни, кронштейны и корпуса, в небольших количествах.
Фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерный станок с ЧПУ

  • Бурение: отверстия в заготовке проделываются путем вращения сверл. Сверление – основная операция сборки и механической обработки деталей; он создает отверстия предварительного размера в деталях из нержавеющей стали, таких как клапаны, фланцы и фитинги.
Сверлильный станок с ЧПУ

Сверлильный станок с ЧПУ

  • Лазерная резка: вы используете хорошо направленный лазерный луч, который нагреваете или испаряете нержавеющую сталь, чтобы получить очень точную резку с минимальными потерями материала. Лазерная резка быстрая и точная, что делает ее подходящим инструментом для изготовления сложных форм из тонких листов.
  • электроэрозионная обработка (Электроэрозионная обработка): этот метод электрического разряда используется для испарения и вырезания материала из заготовки, создавая сложные формы с чрезвычайной точностью. Доказано, что электроэрозионная обработка очень эффективна при обработке труднообрабатываемых материалов, таких как закаленная сталь, при создании сложных штампов, форм и инструментов для производственных процессов.
Электроэрозионная машина

Электроэрозионная машина

  • Шлифование: материал снимается с поверхности заготовки путем его шлифования твердыми кругами, что обеспечивает жесткие допуски и высокое качество поверхности. С другой стороны, шлифование жизненно важно для прецизионных деталей, где точность размеров и качество поверхности имеют решающее значение.
  • обработка с ЧПУ: Вы имеете полный контроль над операциями обработки, которые обеспечивают сложную геометрию и размер детали или очень узкие. Этот процесс обработки с ЧПУ обеспечивает точную повторяемость и эффективность, что значительно экономит время обработки и накладные расходы.

Рекомендации по обработке нержавеющей стали

Выбор оборудования и правильное применение охлаждающих жидкостей, а также методы зажима также являются решающими факторами для обработки на станках с ЧПУ, и эти факторы не являются тривиальными.

Нагрузка, которую должна выдерживать стружка, снижается, а качество поверхности улучшается благодаря выделению тепла и отводу стружки.

Факторы, влияющие на обработку нержавеющей стали.

  • Состав материала заготовки: учитывается как состав сплава нержавеющей стали, включающий содержание хрома и никеля, так и его обрабатываемость и склонность к наклепу.
  • Геометрия заготовки: Вы думаете о том, насколько мала или велика заготовка, и таким образом решаете, какую стратегию обработки лучше всего использовать, которая будет соответствовать переменным станка.
  • Параметры резки: вы контролируете скорость резания, скорость подачи и глубину резания в зависимости от марки нержавеющей стали, инструмента и качества поверхности, изменяя сорт, режущие инструменты и качество поверхности. Износ инструмента и отсутствие материала увеличиваются, поскольку применяется лучший прочный материал, который вы будете использовать.
  • Жесткость машины: Производство станков с упором на их стабильность и жесткость, позволяющие выдерживать большие силы при твердой резке нержавеющей стали. Это также помогает уменьшить вибрацию и прогиб, что приводит к большей точности размеров и качества обработки поверхности.

Проблемы и решения в области обработки нержавеющей стали.

· Упрочнение работы

Холодная закалка при механической обработке является неприятным фактором. Это продлевает срок службы инструмента и обеспечивает прочность рабочего материала, в результате чего материал работы становится менее обрабатываемым. Придется оптимизировать параметры черновой обработки, чтобы снизить тепловыделение, и выбрать инструмент из быстрорежущей стали или кобальта вместе с нанесенными поверхностными покрытиями.

· Контроль стружки

Резка может привести к неконтролируемому образованию стружки и извержениям инструмента, а иногда и поврежденного компонента. Абразивные резцы используют стружколомы, надлежащие распылители СОЖ и подходящие скорости подачи для эффективного измельчения материала и удаления остатков. Это обеспечивает отсутствие раскалывания стружки и минимальный износ режущего инструмента при обработке нержавеющей стали в обеих операциях.

· Износ и срок службы инструмента

Данная проблема износа инструмента связана с высокой скоростью резки нержавеющей стали, что приводит к изменению как объема выпускаемой продукции, так и бюджета. Благодаря таким подходам, как выбор инструментальных материалов и покрытий, выбор скорости резания и подачи, а также использование методов контроля стружки, срок службы инструмента может быть продлен.

Лучшие практики обработки нержавеющей стали

1. Подготовка материала

Вы работаете над тем, чтобы инструменты были круглыми, имели чистую текстуру поверхности, а работа была достаточно интенсивной, чтобы отверстия не имели дефектов на поверхностях и в отверстиях.

2. Конструкция светильника

Вы несете ответственность за приспособления с высокой стабильностью и минимальными вибрационными характеристиками, чтобы можно было повысить точность и повторяемость обработки.

3. Оптимизация траектории инструмента

Профилированные траектории резания этого инструмента оптимизации направлены на то, чтобы свести к минимуму зацепление инструмента, а также ограничить силу резания, что, в свою очередь, способствует улучшению качества обработки детали, а также увеличению срока службы инструмента.

4. Охлаждение и смазка

Это достигается за счет эффективного охлаждения и смазки, позволяющих свести к минимуму выделение тепла, а также трение, которое может привести к перегреву заготовки и износу инструментов при обработке нержавеющей стали.

5. Удаление заусенцев и финишная обработка

Но используя различные инструменты, например, набор для снятия заусенцев или щетку, вы устраните заусенцы и дефекты на поверхностном слое и получите детали идеального качества и безупречной работы.

6. Проверка

Вы вручную проверяете детали на предмет соответствия размеров и поверхности согласно заданным чертежам и чертежам на предмет технических характеристик и стандарта качества.

Применение обработки нержавеющей стали

  • Аэрокосмическая промышленность: лопатки турбин и выхлопные системы, а также крепежные детали для аэрокосмической отрасли, такие как болты и винты.
  • Автомобильная промышленность: выхлопные системы, детали двигателя, компоненты трансмиссии и усиление шасси.
  • Медицинские приборы: хирургические инструменты, ортопедические имплантаты, стоматологические инструменты и диагностическое оборудование.
Медицинские приборы из нержавеющей стали

Медицинские приборы из нержавеющей стали

  • Пищевое оборудование: конвейерные ленты, смесительные баки, режущие лезвия и сантехническое оборудование.
Режущие лезвия из нержавеющей стали

Режущие лезвия из нержавеющей стали

  • Нефть и газ: клапаны, насосы, трубы и бурение.
Шаровой кран из нержавеющей стали

Шаровой кран из нержавеющей стали

  • Морская промышленность: судостроение, морское строительство и морские двигательные установки.
  • Химическая обработка. Обработка нержавеющей стали является важным производственным этапом при производстве устройств, используемых в химической промышленности, таких как реакторы, теплообменники, резервуары и трубопроводы.
  • Возобновляемая энергия. Компоненты, изготовленные из обработанной нержавеющей стали, используются в возобновляемых источниках энергии, таких как производство ветровой и солнечной энергии, компоненты турбин, рамы солнечных панелей и монтажные конструкции.

Заключение

В основе всех отраслей лежит повсеместное использование обработки нержавеющей стали, что служит напоминанием о ее незаменимой роли. С развитием технологий и отраслей обработка нержавеющей стали по-прежнему будет оставаться важной силой, удовлетворяющей динамичные потребности общества.

Больше ресурсов:

Сверление нержавеющей стали – Источник: ЦИНФА

Обрабатывающие инструменты с ЧПУ – Источник: ЦИНФА

Обработка нержавеющей стали – Источник: 3ERP