Обработка нержавеющей стали: марки, применение и проблемы

«Обработка нержавеющей стали преобразует сырье в желаемую форму путем удаления материала с помощью подходящих операций обработки и режущих инструментов».

Детали из нержавеющей стали можно увидеть повсюду: от винтов для мебели до автомобильных и медицинских компонентов. Эти приложения производятся с использованием различных методов, в том числе обработка нержавеющей стали, обработка металлов, литье и ковка. В ходе операций механической обработки материал удаляется с заготовки из нержавеющей стали с помощью подходящих режущих инструментов до тех пор, пока не будет сформирована желаемая форма. 

Резка, фрезерование, точение, сверление, шлифование и другие процессы обработки применяются к нержавеющей стали в соответствии с конструкцией предполагаемых деталей. В этой статье будут подробно рассмотрены различные методы обработки нержавеющей стали, ее применение и т. д.

Введение в обработку нержавеющей стали

Нержавеющая сталь представляет собой высокопрочный и устойчивый к коррозии сплав с содержанием минимум 10.2 % хрома и 1.2 % углерода. Его можно обрабатывать как на обычном обрабатывающем оборудовании, так и на современных станках с ЧПУ. Общепринятый обработка нержавеющей стали предполагает использование станков с ручным управлением, таких как токарные и обычные фрезерные станки, что обычно отнимает много времени и требует опытных операторов. Следовательно, обычные машины чувствительны к точности; они могут добиться толерантности к ±0.13–0.25 мм с нержавеющей сталью. Между тем, при обработке нержавеющей стали с ЧПУ используется процесс, управляемый компьютером, который может автоматизировать движение инструмента для более точной обработки, быстрее, чем ручная обработка.

Обработка заготовки из нержавеющей стали

Вот этапы производства деталей из нержавеющей стали, обработанных на станке с ЧПУ;

• Проектирование: Проектирование САПР с подробными характеристиками, размерами и допусками в программном обеспечении для компьютерного проектирования.
• Код Г/М: Программное обеспечение CAM преобразует проект CAD в G- или M-коды, и информация считывается с помощью обработки с ЧПУ. В основном он предназначен для управления движением инструмента по оптимальной траектории обработки.
• Настройка инструмента и заготовки: Соответствующий режущий инструмент закрепляется в шпинделе, а заготовка из нержавеющей стали - в рабочем столе или патроне. 
• Обработка: Режущий инструмент автоматически следует по заданной траектории до тех пор, пока не будет сформирована заданная геометрия.
• Постобработка: Для улучшения гладкости применяется обработка поверхности, такая как шлифовка, гальваническое покрытие или дробеструйная обработка. 

Марки нержавеющей стали для обработки

Нержавеющая сталь

Почти все марки нержавеющей стали совместимы с процессами обработки на станках с ЧПУ, а некоторые из них предназначены для свободной обработки. Это означает модифицированные марки с высокой обрабатываемостью, такие как 303, 316, 403F и 430F. Марки нержавеющей стали, предназначенные для механической обработки, изготавливаются путем добавления серы, селена или других элементов, которые действуют как стружколомы и смазочные материалы в процессе обработки. 

• Нержавеющая сталь 303 (UNS S30300)
• Нержавеющая сталь 304 (UNS S30400)
• Нержавеющая сталь 316 (UNS S30400)
• Нержавеющая сталь 310S (UNS S31008)
• Нержавеющая сталь 416 (UNS S41600)
• Нержавеющая сталь 420F (UNS S42020)
• Нержавеющая сталь 430FSe (UNS S43023)
• Нержавеющая сталь 17-4 PH (UNS S17400)
• Нержавеющая сталь 304L (UNS S30403)
• Нержавеющая сталь 316L (UNS S31603)

Более того, 304 и 316 — два популярных сплава в проектах механической обработки. Сравнение нержавеющей стали марок 304 и 316., 316 содержит на 2-3% больше никеля, чем 304, что значительно повышает коррозионную стойкость в хлоридных средах. Кроме того, существует еще один метод повышения коррозионной стойкости деталей из нержавеющей стали, называемый Пассивация нержавеющей стали. Он образует слой 2Cr2O3 на поверхности нержавеющей стали, нейтрализуя свободные ионы железа.

Виды обработки нержавеющей стали

Нержавеющая сталь, вырезанная лазером 

Кроме того, распространенными типами операций по обработке нержавеющей стали являются лазерная резка, фрезерование, сверление, точение и шлифование;

Лазерная резка нержавеющей стали 

Хотя как волоконные, так и CO2-лазеры могут резать нержавеющую сталь, волоконные лазеры предпочтительнее из-за их скорости и точности. Лазерная резка нержавеющей стали предполагает использование высокоинтенсивного лазерного луча, направленного в положение резки, который плавит или испаряет металл, создавая чистый разрез. Мощность лазера зависит от толщины Листовой металл из нержавеющей стали.

Фрезерование с ЧПУ из нержавеющей стали 

При фрезеровании нержавеющей стали на станке с ЧПУ заготовка фиксируется на столе, а вращающиеся фрезы формируют ее в соответствии с запрограммированным проектом. Этот универсальный станок выполняет операции резки, профилирования, сверления, прорезания пазов и контурной обработки с помощью подходящего инструмента. Типичный допуск фрезерования нержавеющей стали составляет 0.13 мм, но может достигать и 0.05 мм. Далее, фрезерование нержавеющей стали с ЧПУ позволяет производить сложные детали для различных промышленных применений, от автомобильных компонентов до оборудования для пищевой промышленности.

Токарная обработка с ЧПУ из нержавеющей стали 

При токарном типе обработки нержавеющей стали вместо режущего инструмента вращается стальная заготовка, удаляющая материал и придающая ему заданную геометрию. Идеально подходит для осесимметричных деталей из нержавеющей стали, таких как валы и втулки. Кроме того, для этого процесса обработки используются токарные станки с ЧПУ или машины Тьюринга.

Сверление нержавеющей стали с ЧПУ 

Сверлильный станок с ЧПУ использует твердосплавные или алмазные сверла для создания глубоких отверстий в заготовках из нержавеющей стали. Сверление при обработке нержавеющей стали в основном касается цилиндрических отверстий различного диаметра. Его обычно используют для изготовления компонентов, требующих точных отверстий, таких как печатные платы (PCB), детали двигателей, а также промышленные компоненты и оборудование.

Шлифование нержавеющей стали с ЧПУ

Это этап постобработки, на котором детали из нержавеющей стали, обработанные на станке с ЧПУ, подаются на вращающийся шлифовальный круг с абразивным слоем сверху. Этот процесс удаляет мелкие материалы с поверхности нержавеющей стали и устраняет поверхностные дефекты и неровности, обеспечивая гладкую (до 0.13 мкм) и однородную поверхность. Обычными абразивами для шлифования нержавеющей стали являются оксид алюминия (Al2O3), цирконий-глинозем и карбид кремния (SiC).

При этом гранулометрический состав при шлифовании нержавеющей стали следующий:

• Крупная зернистость (16–60): Первоначальное быстрое удаление материала, черновая шлифовка.
• Средняя зернистость (80–180): Промежуточное шлифование для подготовки поверхностей к дальнейшей отделке, например анодированию или гальваническому покрытию.
• Очень мелкая зернистость (800–3000): Эта техника глянцевой отделки удаляет мелкие царапины и обеспечивает зеркальный блеск.

Гибка нержавеющей стали 

Листы, трубы и стержни из нержавеющей стали можно согнуть в определенные формы или профили. В производстве и производстве, гибка нержавеющей стали используется для различных деталей и продуктов. Некоторыми примерами являются автомобильные выхлопные системы, элементы конструкций аэрокосмической отрасли, воздуховоды и т. д. 

Механизм гибки нержавеющей стали обычно включает листогибочный пресс и штамповочный механизм. Рабочий лист помещается в матрицу с требуемым углом изгиба (U и V — обычные матрицы). Затем листогибочный тормоз оказывает давление на деталь, заставляя ее деформироваться под желаемым углом или по кривой. Методы включают прессовое торможение, гибку валками и гибку вращательной вытяжкой, каждый из которых использует специальные инструменты для достижения точных и повторяемых изгибов.

Применение обработки нержавеющей стали в различных отраслях промышленности

Механическая обработка нержавеющей стали используется там, где требуется высокая прочность, коррозионная стойкость и износостойкость. Углеродистые стали также подходят для изготовления пластичных деталей и изделий. Более того, этот метод производства гибок в зависимости от объема производства: от быстрого прототипирования до крупномасштабного производства.

Примеры применения обработка нержавеющей сталиl являются следующими;

• Aerospace: Детали авиационных двигателей, детали шасси, крепежные детали, детали гидросистемы, лопатки турбин, теплозащитные экраны, детали топливной системы и т.д.
• Автомобили: Компоненты выхлопной системы, валы-шестерни, клапаны двигателя, компоненты шасси, топливные форсунки, детали подвески и т. д.
• Медицина: Хирургические инструменты, имплантаты, иглы для подкожных инъекций, сердечно-сосудистые стенты, медицинская мебель и т. д. 
• Переработка пищевых продуктов: Резервуары для хранения, конвейеры, инструменты для резки и нарезки, фасовочное и упаковочное оборудование, теплообменники, смесительное оборудование и т. д.
• Нефти и газа: Компоненты насосов высокого давления, корпуса клапанов, скважинный инструмент, фланцы и соединители, детали бурового оборудования и т. д.
• Электроника: Радиаторы, корпуса, опоры для печатных плат, монтажные кронштейны и т. д.
• Морской:  Детали двигателей, гребные валы, палубное оборудование, корпусная арматура, компоненты рулевого управления и т. д.

Проблемы обработки нержавеющей стали

Хотя обработка нержавеющей стали имеет ряд преимуществ, ее твердость, быстрое затвердевание из-за накопления тепла и плохая обработка поверхности являются основными проблемами в процессе обработки. Однако их можно устранить или устранить с помощью контрмер.

Таблица: Проблемы обработки нержавеющей стали 

Производите детали из нержавеющей стали в Boda

Производство нержавеющей стали с ЧПУ требует понимания свойств материала и соответствующего выбора обрабатывающего инструмента. В Boda наши опытные инженеры тесно сотрудничают с клиентами, чтобы понять их требования и выполнить обработку на современном многоосном оборудовании с ЧПУ. 

Кроме того, наш опыт сотрудничества с автомобильной, аэрокосмической, медицинской, промышленной перерабатывающей и другими отраслями промышленности может помочь вам быть конкурентоспособными на рынке. Наша обширная сеть цепочек поставок материалов и развитая инфраструктура ЧПУ значительно сокращают затраты на обработку по сравнению с западными компаниями.

Таким образом, отправьте нам свой инженерный проект с необходимыми спецификациями проекта, чтобы использовать наши услуги по обработке нержавеющей стали. Мы свяжемся с вами с подробным ценовым предложением и дальнейшим планированием вашего проекта.

Основные выводы

1. Нержавеющая сталь — это высокопрочный, устойчивый к коррозии сплав, который можно обрабатывать на обычном и современном оборудовании с ЧПУ. 
2. Распространенными видами обработки являются фрезерование, токарная обработка, сверление, шлифование и лазерная резка.
3. Из-за добавления таких элементов, как сера и селен, марки 303, 316, 416 и 430F, предназначенные для свободной обработки, модифицируются для лучшей обрабатываемости.
4. Приложения широко используются в аэрокосмической, автомобильной, медицинской, пищевой, нефтегазовой, электронной, морской и многих других отраслях промышленности.
5. Некоторые потенциальные проблемы при обработке нержавеющей стали включают плохую обрабатываемость, перегрев, длительное время цикла и идеальную отделку. 

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Каковы процессы обработки нержавеющей стали?

Фрезерование, токарная обработка, сверление, шлифование и лазерная резка с ЧПУ являются стандартными методами обработки заготовок из нержавеющей стали. Производители выбирают процесс в зависимости от требуемой точности, сложности и применения обрабатываемой детали.

Являются ли стальные детали, обработанные на станке с ЧПУ, долговечными?

Да, стальные детали, обработанные на станках с ЧПУ, очень долговечны. При периодическом обслуживании они часто служат более 20 лет.

Дорого ли обрабатывать нержавеющие стали?

Инструменты могут быть дороже, чем другие более мягкие металлы и пластмассы, но их преимущества, такие как коррозионная стойкость и прочность, оправдывают немного более высокие затраты.

Какие режущие инструменты с ЧПУ подходят для обработки нержавеющей стали?

Режущие инструменты с ЧПУ, подходящие для обработки нержавеющей стали, включают инструменты с твердосплавными напайками, инструменты из быстрорежущей стали (HSS) и керамические инструменты из-за их способности выдерживать высокие температуры и давление.

Каково использование деталей из нержавеющей стали?

Станки с ЧПУ и компоненты из нержавеющей стали используются в аэрокосмической, автомобильной, медицинской технике, производстве продуктов питания и напитков, а также строительстве.

Подробнее:

• Изготовление листового металла из нержавеющей стали: процесс и применение
• Легированная сталь и нержавеющая сталь: сравнительное руководство
• Нержавеющая сталь и алюминий: в чем разница?