токарный станок из нержавеющей стали
Нержавеющая сталь — распространенный конструкционный материал, используемый благодаря своей прочности, ударостойкости, сопротивлению ударам и коррозионной стойкости. Однако для превращения необработанной нержавеющей стали в функциональные изделия необходимы механическая обработка, изготовление и другие процессы.
Среди разных обработка нержавеющей стали В процессе токарной обработки изготавливаются цилиндрические детали, такие как валы, стержни, штифты, втулки и конические конусы.
Поскольку существует множество нержавеющих сплавов, которые ведут себя по-разному при токарной обработке, важно учитывать обрабатываемость, совместимость с инструментом и другие факторы, чтобы обеспечить получение деталей без дефектов.
В данной статье будут рассмотрены различные аспекты токарной обработки нержавеющей стали, включая типы нержавеющей стали, их преимущества и потенциальные проблемы, возникающие при обработке.
Что такое токарная обработка нержавеющей стали?
Токарная обработка конуса
Токарная обработка — это вид обработки на станках с ЧПУ, используемый для создания осесимметричных форм (цилиндрических, конических, сферических и т. д.) и элементов поверхности. Она может применяться ко всем видам нержавеющей стали, включая закаленные инструментальные стали.
Для токарной обработки производители используют токарные станки с ЧПУ или обрабатывающие центры. Они обеспечивают высокую скорость обработки, высокую точность, чистоту поверхности и повторяемость результатов в нескольких партиях. Следовательно, токарная обработка технически и экономически целесообразна для любых объемов производства.
При токарной обработке заготовка из нержавеющей стали, закрепленная на шпинделе передней бабки, вращается с высокой частотой вращения, а инструмент, закрепленный на инструментальной стойке, перемещается внутрь. продольный или поперечный направление для придания формы заготовке.
К распространенным точеным деталям из нержавеющей стали относятся валы трансмиссий, гидравлические цилиндры, компоненты топливных насосов, шпильки и болты, а также втулки.
Сложно ли обрабатывать нержавеющую сталь на токарном станке?
Да, нержавеющую сталь сложнее обрабатывать на токарном станке по сравнению со многими другими материалами, обрабатываемыми на станках с ЧПУ. Однако она не так сложна в обработке, как инконель и титановые сплавы. С помощью станков с ЧПУ можно изготавливать из стали различные высокоэффективные детали.
Следовательно, точная обрабатываемость (или уровень сложности токарной обработки) зависит от конкретных марок нержавеющей стали. Например, нержавеющая сталь марок SS 303 и 304 обрабатывается легче, чем нержавеющая сталь PH 17-4.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Процесс токарной обработки нержавеющей стали
Процесс токарной обработки нержавеющей стали включает в себя ряд этапов, которые необходимо выполнять с особой тщательностью. Он начинается с создания инженерного проекта необходимой детали, за которым следуют программирование, настройка, токарная обработка и постобработка.
Давайте кратко рассмотрим каждый шаг.
- Инженерный дизайн: Создайте детальный инженерный проект деталей из нержавеющей стали, которые вы хотите изготовить на токарном станке, с четким указанием формы, ориентации, размеров, допусков и других параметров.
- Выбор материала: Выберите подходящую марку нержавеющей стали для механической обработки в зависимости от требований вашего применения.
- CAM-программирование: Создайте программу ЧПУ для разработанной вами модели, используя подходящее программное обеспечение CAM.
- Настройка машины: Зафиксируйте заготовку и установите инструмент в станок; рекомендуется использовать держатель с минимальным выступом.
- Токарные операции: Запустите станок и контролируйте все операции по токарной обработке.
- Постобработка: При необходимости выполните шлифовку, пескоструйную обработку, полировку, нанесение покрытий или другие операции.
Какие типы нержавеющей стали используются при токарной обработке на станках с ЧПУ?
Аустенитная, мартенситная, ферритная, дисперсионно-твердеющая и дуплексная стали — это пять основных типов. виды нержавеющей стали Используется в токарной обработке на станках с ЧПУ. Если рассматривать марки стали, то наиболее популярны 303, 304, 316, 416, 430 и PH 17-4.
Аустенитные нержавеющие стали
Аустенитная нержавеющая сталь
Аустенитная нержавеющая сталь немагнитна и содержит хром, никель и марганец в качестве основных легирующих элементов, а углерод присутствует в очень малых количествах.
Он получил свое название благодаря кристаллической структуре ГЦК, называемой аустенитом, которая обеспечивает превосходную пластичность и хорошую ударную вязкость.
Хотя все марки стали AISI 200 и 300 относятся к группе аустенитных нержавеющих сталей, в машиностроении наиболее популярны марки 303 и 316.
Обработка нержавеющей стали 303
По сравнению с другими нержавеющими сталями, она обладает хорошей обрабатываемостью. Фактически, сталь 303 считается самой легко обрабатываемой нержавеющей сталью для любых токарных операций.
Обработка нержавеющей стали 316
Сталь 316 содержит примерно на 2-3% больше молибдена, что обеспечивает более высокую коррозионную стойкость. Однако это также увеличивает ударную вязкость и скорость упрочнения при деформации, что затрудняет токарную обработку нержавеющей стали по сравнению с нержавеющей сталью 303.
Мартенситные нержавеющие стали
Мартенситные нержавеющие стали выпускаются как с низким, так и с высоким содержанием углерода, а такие марки, как SS 416, для улучшения обрабатываемости содержат фосфор и серу. Хотя мартенситная сталь обеспечивает более высокую прочность, чем аустенитная, она обладает более низкой коррозионной стойкостью.
Ферритные нержавеющие стали
ферритная нержавеющая сталь
Ферритные нержавеющие стали характеризуются высоким содержанием хрома и минимальным содержанием углерода в составе. Следовательно, их нельзя упрочнить термической обработкой, но можно подвергнуть отжигу, и они экономически выгодны.
Нержавеющая сталь марки 430 является наиболее распространенной ферритной маркой, используемой в механической обработке. Она обеспечивает умеренную коррозионную стойкость, более высокую, чем у мартенситных марок, но, как правило, более низкую, чем у аустенитных.
Нержавеющая сталь PH
17-4 пн сс
Нержавеющие стали, упрочняемые осаждением (PH), известны своей высокой прочностью и твердостью, которые достигаются за счет добавления легирующих элементов, таких как медь и ниобий, и специализированного процесса термической обработки, называемого старением.
Нержавеющая сталь 17-4 — наиболее распространенный закаленный сплав нержавеющей стали, используемый в механической обработке. Она обеспечивает хорошую обрабатываемость инструментами с покрытием AlTiN и AlCrN.
Дуплексные нержавеющие стали
Дуплексные нержавеющие стали содержат ферритную и аустенитную микроструктурные фазы, как правило, в равных количествах. Таким образом, производитель может использовать свойства двух разных типов стали, например, дуплексных марок 2205 и 2507.
Среди распространенных областей применения токарной обработки дуплексной нержавеющей стали можно выделить трубы для химической промышленности, компоненты насосов, клапаны и фитинги.
Преимущества нержавеющей стали
Нержавеющие стали обладают рядом преимуществ в качестве производственного материала, включая прочность, коррозионную стойкость, ударопрочность, термическую стабильность и гигиеничность поверхности.
Вот пять ключевых преимуществ нержавеющей стали:
1. Высокая механическая прочность
Нержавеющие стали отличаются прочностью, высокой прочностью на сжатие и растяжение, при этом их пропорциональное соотношение веса ниже, чем у других типов сталей.
2. Устойчивость к коррозии
При воздействии влаги на нержавеющую сталь образуется защитный слой оксида хрома, который помогает предотвратить ржавление и разрушение.
3. Высокая ударопрочность.
Это ударопрочный материал, способный поглощать внезапные нагрузки, механические удары и вибрацию без разрушения. Поэтому нержавеющая сталь может использоваться для изготовления высокоэффективных деталей машин и конструкционных элементов.
4. Гигиеническая поверхность
Во-первых, многие марки нержавеющей стали безопасны для использования в пищевой промышленности и гигиеничны. Во-вторых, их легко чистить и обслуживать.
5. Эксплуатационные характеристики при повышенных температурах
Нержавеющие стали не теряют своих свойств при температуре до ~980 °C, что выгодно для высокотемпературных применений, таких как лопатки газовых турбин и детали самолетов.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Проблемы и сложности токарной обработки нержавеющей стали
Утверждение о хорошей обрабатываемости нержавеющей стали не означает, что она свободна от каких-либо проблем и трудностей при обработке. При токарной обработке могут возникнуть такие проблемы, как перегрев, упрочнение заготовки, деформация заготовки, образование длинной стружки, износ инструмента и плохое качество обработанной поверхности.
Далее давайте подробнее рассмотрим эти проблемы по очереди.
Тепловыделение
Управление тепловыми процессами является серьезной проблемой при токарной обработке нержавеющей стали. Низкая теплопроводность нержавеющей стали приводит к неэффективной передаче тепла из зоны обработки, что вызывает накопление тепла по мере многократного прохождения инструмента.
Нагрев может спровоцировать износ инструмента, а также повлиять на прочность и твердость обрабатываемой детали. Поэтому используйте воду, масло или полусинтетические охлаждающие жидкости.
Деформация заготовки
Заготовка из нержавеющей стали может деформироваться во время обработки по двум причинам: слишком тугое зажимание или недостаточные силы резания и подачи. Чрезмерные усилия вызывают внутреннее напряжение, которое приводит к образованию микротрещин.
Рабочее упрочнение
Высокие силы резания и трение вызывают пластическую деформацию поверхности материала, через которую проходит инструмент, что приводит к повышению твердости и прочности. Марки стали 304, 201 и 316 более подвержены этой проблеме.
Задача по удалению сколов
Удаление стружки при механической обработке
При токарной обработке нержавеющей стали образуются длинные непрерывные стружки, которые легко наматываются на обрабатываемый материал, что затрудняет их удаление. Стружка забивает зоны обработки, что приводит к погрешностям в размерах и качестве чистовой обработки. В некоторых случаях засорение стружкой может привести к поломке токарного инструмента.
Некачественная обработка поверхности после механической обработки.
Отделка деталей, изготовленных на станках с ЧПУ.
Неправильный выбор инструмента и его геометрии приводит к низкому качеству обработки поверхности деталей из нержавеющей стали, изготовленных на токарном станке. В результате закалка заготовки еще больше ухудшает качество обработанной поверхности, поскольку твердость увеличивается.
Поэтому используйте правильные параметры токарной обработки, охлаждающую жидкость и токарные инструменты. При обнаружении износа инструмента его следует немедленно заменить.
Износ токарного инструмента
Твердость нержавеющей стали Твердость некоторых марок инструментов выше, чем у других распространенных материалов, используемых в станках с ЧПУ; некоторые из них достигают 110 HRB. Поэтому скорость износа режущих кромок выше. Это приводит к неточностям размеров и более шероховатой поверхности. Для решения этой проблемы используйте инструменты с твердым покрытием и регулярно контролируйте износ.
Обрабатываемость нержавеющей стали и влияющие факторы
Если взять за эталон сталь AISI 1212, то обрабатываемость нержавеющей стали составляет от 30 до 70% в зависимости от конкретного типа или марки. Нержавеющие стали марок SS 303, 430 и 420 обрабатываются легче, чем 304 и 316.
Далее рассмотрим основные факторы, влияющие на обрабатываемость нержавеющей стали: твердость, теплопроводность, ударная вязкость, геометрия инструмента, износ инструмента и скорость упрочнения при обработке. .
- Твердость: Если марки нержавеющей стали обладают более высокой твердостью, их сложнее обрабатывать.
- Теплопроводность: Более высокая теплопроводность означает, что тепло, выделяемое в зонах обработки, эффективно рассеивается.
- Прочность: Если сталь обладает высокой прочностью, возрастает риск разрушения и деформации при обработке.
- Геометрия инструмента: Для улучшения обрабатываемости при токарной обработке нержавеющей стали крайне важна соответствующая геометрия инструмента.
- Износ инструмента: Износ режущих кромок затрудняет процесс токарной обработки, поэтому регулярно осматривайте и заменяйте их.
- Закалка: Высокая степень упрочнения при деформации снижает обрабатываемость нержавеющей стали.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Подведение итогов
Токарная обработка нержавеющей стали — это универсальный процесс, используемый для производства осесимметричных компонентов для автомобильной, аэрокосмической, пищевой, медицинской и других отраслей промышленности.
Для достижения точности и качества обработки крайне важно использовать правильный тип инструмента, материал и геометрию, а также скорость резания и подачу. Кроме того, необходимо учитывать тип используемой нержавеющей стали и связанные с этим сложности обработки.
Если вам нужны токарные детали из нержавеющей стали, то наши услуги по обработке нержавеющей стали можем обеспечить результаты, соответствующие вашим требованиям.
В нашем распоряжении современные механические цеха, оснащенные многоосевыми токарными станками с ЧПУ, фрезерными станками, токарными центрами, шлифовальными станками, электроэрозионными станками, лазерными резаками и различными приборами для контроля качества.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
Сложно ли обрабатывать нержавеющую сталь на токарном станке?
Да, нержавеющую сталь сложнее обрабатывать на токарном станке по сравнению с алюминием и другими материалами, обрабатываемыми на станках с ЧПУ. Это связано с её высокой прочностью, жёсткостью и низкой проводимостью.
Какой металл легче всего обрабатывать на токарном станке?
Алюминий — самый простой в обработке металл на токарном станке. Алюминиевые сплавы обладают превосходной обрабатываемостью и позволяют получать изделия с высокой точностью и чистотой обработки.
Что подразумевается под термином «шлифованная нержавеющая сталь»?
Технология токарной обработки нержавеющей стали (или «механическая обработка») — это специализированный процесс токарной обработки нержавеющей стали, в результате которого получается декоративная полированная поверхность с характерным внешним видом.