Hvad er de åbenlyse fordele ved CNC-dele, der bruger rustfrit stål som råmateriale sammenlignet med stål og aluminiumslegeringer?
Rustfrit stål er et fremragende valg til en række anvendelser på grund af dets unikke egenskaber.Den er meget modstandsdygtig over for korrosion, hvilket gør den ideel til brug i barske miljøer som marine-, rumfarts- og kemiske industrier.I modsætning til stål og aluminiumslegeringer ruster eller korroderer rustfrit stål ikke let, hvilket øger delenes levetid og pålidelighed.
Rustfrit stål er også utroligt stærkt og holdbart, sammenligneligt med stållegeringer og overgår endda styrken af aluminiumslegeringer.Dette gør det til en fantastisk mulighed for applikationer, der kræver robusthed og strukturel integritet, såsom bilindustrien, rumfart og byggeri.
En anden fordel ved rustfrit stål er, at det bevarer sine mekaniske egenskaber ved både høje og lave temperaturer.Denne egenskab gør den velegnet til applikationer, hvor der opstår ekstreme temperaturvariationer.I modsætning hertil kan aluminiumslegeringer opleve reduceret styrke ved høje temperaturer, og stål kan være modtageligt for korrosion ved forhøjede temperaturer.
Rustfrit stål er også i sagens natur sanitært og ligetil at rengøre.Dette gør det til et ideelt valg til applikationer i den medicinske, farmaceutiske og fødevareforarbejdningsindustri, hvor renlighed er afgørende.I modsætning til stål kræver rustfrit stål ikke yderligere belægninger eller behandlinger for at bevare dets hygiejniske egenskaber.
Selvom rustfrit stål har mange fordele, kan dets bearbejdningsvanskeligheder ikke ignoreres.
Vanskelighederne ved at behandle rustfrit stålmaterialer omfatter hovedsageligt følgende aspekter:
1. Høj skærekraft og høj skæretemperatur
Dette materiale har høj styrke og betydelig tangentiel spænding, og det undergår betydelig plastisk deformation under skæring, hvilket fører til en betydelig skærekraft.Desuden har materialet dårlig varmeledningsevne, hvilket får skæretemperaturen til at stige.Den høje temperatur er ofte koncentreret i det smalle område nær værktøjets skærkant, hvilket fører til et accelereret slid på værktøjet.
2. Alvorlig arbejdshærdning
Austenitisk rustfrit stål og nogle højtemperaturlegerede rustfrit stål har en austenitisk struktur.Disse materialer har en højere tendens til at arbejde hærde under skæring, typisk flere gange mere end almindeligt kulstofstål.Som følge heraf arbejder skæreværktøjet i det bearbejdede område, hvilket forkorter værktøjets levetid.
3. Let at holde fast på kniven
Både austenitisk rustfrit stål og martensitisk rustfrit stål deler egenskaberne ved at producere stærke spåner og generere høje skæretemperaturer under bearbejdning.Dette kan resultere i vedhæftning, svejsning og andre klæbefænomener, der kan forstyrre overfladeruheden påbearbejdede dele.
4. Accelereret værktøjsslid
De ovennævnte materialer indeholder elementer med højt smeltepunkt, er meget formbare og genererer høje skæretemperaturer.Disse faktorer fører til accelereret værktøjsslid, hvilket nødvendiggør hyppig slibning og udskiftning af værktøj.Dette påvirker produktionseffektiviteten negativt og øger omkostningerne ved brug af værktøj.For at bekæmpe dette anbefales det at reducere skærelinjens hastighed og fremføring.Derudover er det bedst at bruge værktøjer, der er specielt designet til bearbejdning af rustfrit stål eller højtemperaturlegeringer, og at bruge intern køling ved boring og anboring.
Bearbejdningsteknologi af rustfrit stål
Gennem ovenstående analyse af forarbejdningsvanskeligheder bør forarbejdningsteknologien og relaterede værktøjsparameterdesign af rustfrit stål være helt anderledes end almindelige strukturelle stålmaterialer.Den specifikke behandlingsteknologi er som følger:
1. Borebearbejdning
Ved boring i rustfri stålmaterialer kan hulbehandling være vanskelig på grund af deres dårlige varmeledningsevne og lille elasticitetsmodul.For at overvinde denne udfordring bør passende værktøjsmaterialer vælges, rimelige geometriske parametre for værktøjet bør bestemmes, og skæremængden af værktøjet bør indstilles.Bor fremstillet af materialer som W6Mo5Cr4V2Al og W2Mo9Cr4Co8 anbefales til boring af disse typer materialer.
Borekroner lavet af materialer af høj kvalitet har nogle ulemper.De er relativt dyre og svære at købe.Når du bruger det almindeligt anvendte W18Cr4V standard højhastigheds stålbor, er der nogle mangler.For eksempel er topvinklen for lille, de producerede spåner er for brede til at blive tømt ud af hullet i tide, og skærevæsken er ikke i stand til at afkøle boret hurtigt.Desuden forårsager rustfrit stål, som er en dårlig termisk leder, koncentration af skæretemperaturen på skærkanten.Dette kan let resultere i forbrændinger og afslag på de to flankeflader og hovedkanten, hvilket reducerer borets levetid.
1) Værktøjsgeometrisk parameterdesign Ved boring med en W18Cr4V Ved brug af et almindeligt højhastighedsstålbor er skærekraften og temperaturen hovedsageligt koncentreret om borespidsen.For at forbedre holdbarheden af den skærende del af boret kan vi øge topvinklen til omkring 135°~140°.Dette vil også reducere den ydre kants skråvinkel og indsnævre borespånerne for at gøre det nemmere at fjerne dem.En forøgelse af topvinklen vil dog gøre mejselkanten på boret bredere, hvilket resulterer i højere skæremodstand.Derfor skal vi slibe mejselkanten af boret.Efter slibning skal mejselkantens skrå vinkel være mellem 47° til 55°, og spånvinklen skal være 3°~5°.Mens vi sliber mejselkanten, bør vi runde hjørnet mellem skærekanten og den cylindriske overflade for at øge styrken af mejselkanten.
Materialer i rustfrit stål har et lille elasticitetsmodul, hvilket betyder, at metallet under spånlaget har stor elastisk genvinding og arbejdshærdning under forarbejdningen.Hvis frigangsvinklen er for lille, vil sliddet på borets flankeoverflade blive accelereret, skæretemperaturen øges, og borets levetid reduceres.Derfor er det nødvendigt at øge aflastningsvinklen passende.Men hvis aflastningsvinklen er for stor, vil hovedkanten af boret blive tynd, og hovedkantens stivhed reduceres.En aflastningsvinkel på 12° til 15° foretrækkes generelt.For at indsnævre borespånerne og lette spånfjernelsen er det også nødvendigt at åbne forskudte spånriller på borets to flankeflader.
2) Ved valg af skæremængde til boring bør valget af Når det kommer til skæring, bør udgangspunktet være at reducere skæretemperaturen.Højhastighedsskæring resulterer i øget skæretemperatur, hvilket igen forværrer værktøjsslid.Derfor er det vigtigste aspekt ved skæring at vælge den passende skærehastighed.Generelt er den anbefalede skærehastighed mellem 12-15m/min.Tilspændingen har derimod ringe indflydelse på værktøjets levetid.Men hvis tilspændingen er for lav, vil værktøjet skære ind i det hærdede lag, hvilket vil forværre sliddet.Hvis tilspændingen er for høj, vil overfladeruheden også forværres.I betragtning af de to ovenstående faktorer er den anbefalede fremføringshastighed mellem 0,32 og 0,50 mm/r.
3) Valg af skærevæske: For at reducere skæretemperaturen under boring kan emulsion bruges som kølemedium.
2. Rømmebehandling
1) Ved oprømning af rustfrit stålmaterialer bruges der almindeligvis hårdmetalrømmere.Rømmerens struktur og geometriske parametre adskiller sig fra almindelige rømmere.For at forhindre tilstopning af spåner under oprømning og øge styrken af skæretænderne holdes antallet af oprømmetænder generelt relativt lavt.Oprømmerens vinkel er sædvanligvis mellem 8° til 12°, selvom der i nogle specifikke tilfælde kan bruges en spånvinkel på 0° til 5° for at opnå højhastighedsrømning.Frigangsvinklen er generelt omkring 8° til 12°.
Hoveddeklinationsvinklen vælges afhængigt af hullet.Generelt er vinklen for et gennemgående hul 15° til 30°, mens den for et ikke-gennemgående hul er 45°.For at afgive spåner fremad under oprømning kan kanthældningsvinklen øges med ca. 10° til 20°.Klingens bredde skal være mellem 0,1 og 0,15 mm.Den omvendte tilspidsning på riveren skal være større end den på almindelige rivere.Karbidrømmerne er generelt 0,25 til 0,5 mm/100 mm, mens højhastighedsstålrømmerne er 0,1 til 0,25 mm/100 mm med hensyn til deres tilspidsning.
Korrektionsdelen af rømmeren er generelt 65 % til 80 % af længden af almindelige rømmere.Den cylindriske dels længde er sædvanligvis 40% til 50% af den for almindelige rivere.
2) Ved oprømning er det vigtigt at vælge den rigtige fodermængde, som skal være mellem 0,08 til 0,4 mm/r, og skærehastigheden, som bør ligge mellem 10 til 20 m/min.Det grove rømmetillæg skal være mellem 0,2 til 0,3 mm, mens det fine rømmetillæg skal være mellem 0,1 til 0,2 mm.Det anbefales at bruge hårdmetalværktøj til grovrømning og højhastighedsstålværktøj til finrømning.
3) Ved valg af skærevæske til oprømning af rustfrit stålmaterialer, kan total-loss systemolie eller molybdændisulfid bruges som kølemedium.
3. Kedelig forarbejdning
1) Når du vælger værktøjsmateriale til bearbejdning af rustfri ståldele, er det vigtigt at tage højde for den høje skærekraft og temperatur.Karbider med høj styrke og god varmeledningsevne, såsom YW- eller YG-karbid, anbefales.Til efterbehandling kan YT14 og YT15 hårdmetalskær også anvendes.Keramiske materialeværktøjer kan bruges til batchbehandling.Det er dog vigtigt at bemærke, at disse materialer er kendetegnet ved høj sejhed og kraftig arbejdshærdning, hvilket vil få værktøjet til at vibrere og kan resultere i mikroskopiske vibrationer på klingen.Derfor, når du vælger keramiske værktøjer til skæring af disse materialer, skal mikroskopisk sejhed tages i betragtning.I øjeblikket er α/βSialon-materiale et bedre valg på grund af dets fremragende modstand mod højtemperaturdeformation og diffusionsslid.Det er med succes blevet brugt til at skære nikkel-baserede legeringer, og dets levetid overstiger langt Al2O3-baseret keramik.SiC whisker-forstærket keramik er også et effektivt værktøjsmateriale til skæring af rustfrit stål eller nikkel-baserede legeringer.
CBN-blade (kubisk bornitrid) anbefales til bearbejdning af kølede dele lavet af disse materialer.CBN er næst efter diamant med hensyn til hårdhed, med et hårdhedsniveau, der kan nå 7000 ~ 8000HV.Den har høj slidstyrke og kan modstå høje skæretemperaturer op til 1200°C.Desuden er den kemisk inert og har ingen kemisk interaktion med jerngruppemetaller ved 1200 til 1300°C, hvilket gør den ideel til forarbejdning af rustfrit stålmaterialer.Dens værktøjslevetid kan være snesevis af gange længere end for hårdmetal eller keramiske værktøjer.
2) Designet af værktøjets geometriske parametre er afgørende for at opnå effektiv skæreydelse.Hårdmetalværktøjer kræver en større spånvinkel for at sikre en jævn skæreproces og længere værktøjslevetid.Rivevinklen skal være omkring 10° til 20° for grovbearbejdning, 15° til 20° for halvbearbejdning og 20° til 30° for efterbearbejdning.Hovedafbøjningsvinklen skal vælges baseret på processystemets stivhed, med et område på 30° til 45° for god stivhed og 60° til 75° for dårlig stivhed.Når længde-til-diameter-forholdet for emnet overstiger ti gange, kan hovedafbøjningsvinklen være 90°.
Når der anvendes kedelige materialer i rustfrit stål med keramiske værktøjer, bruges en negativ spånvinkel generelt til skæring, der spænder fra -5° til -12°.Dette hjælper med at styrke klingen og udnytter den høje trykstyrke af keramiske værktøjer fuldt ud.Aflastningsvinklens størrelse påvirker direkte værktøjsslid og klingestyrke med et interval på 5° til 12°.Ændringer i hovedafbøjningsvinklen påvirker de radiale og aksiale skærekræfter samt skærebredden og -tykkelsen.Da vibrationer kan være skadelige for keramiske skæreværktøjer, bør hovedafbøjningsvinklen vælges for at reducere vibrationer, normalt i området fra 30° til 75°.
Når CBN bruges som værktøjsmateriale, bør de geometriske parametre for værktøjet omfatte en slibevinkel på 0° til 10°, en reliefvinkel på 12° til 20° og en hovedafbøjningsvinkel på 45° til 90°.
3) Ved slibning af rivefladen er det vigtigt at holde ruhedsværdien lille.Dette skyldes, at når værktøjet har en lille ruhedsværdi, hjælper det med at reducere strømningsmodstanden for skærende spåner og undgår problemet med spåner, der klæber til værktøjet.For at sikre en lille ruhedsværdi anbefales det at slibe værktøjets for- og bagside omhyggeligt.Dette vil også hjælpe med at undgå, at chips klæber til kniven.
4) Det er vigtigt at holde skæret på værktøjet skarpt for at reducere arbejdshærdning.Derudover bør tilførselsmængden og mængden af tilbageskæring være rimelig for at undgå, at værktøjet skærer ind i det hærdede lag, hvilket kan have en negativ indvirkning på værktøjets levetid.
5) Det er vigtigt at være opmærksom på spånbryderens slibeproces, når der arbejdes med rustfrit stål.Disse spåner er kendt for deres stærke og seje egenskaber, så spånbryderen på værktøjets riveoverflade skal være ordentligt slebet.Dette vil gøre det lettere at bryde, holde og fjerne spåner under skæreprocessen.
6) Ved skæring af rustfrit stål anbefales det at bruge lav hastighed og store fodermængder.For at kede med keramiske værktøjer er valg af den rigtige skæremængde afgørende for optimal ydeevne.Ved kontinuerlig skæring skal skæremængden vælges ud fra forholdet mellem slidstyrke og skæremængde.Ved intermitterende skæring skal den passende skæremængde bestemmes baseret på værktøjsbrudmønsteret.
Da keramiske værktøjer har fremragende varme- og slidstyrke, er virkningen af skæremængden på værktøjets slidtid ikke så stor som med hårdmetalværktøjer.Generelt, når der bruges keramiske værktøjer, er tilspændingshastigheden den mest følsomme faktor for værktøjsbrud.Når du borer dele i rustfrit stål, skal du derfor prøve at vælge en høj skærehastighed, en stor tilbageskæringsmængde og et relativt lille fremskridt, baseret på emnematerialet og underlagt maskinværktøjets kraft, processystemets stivhed og klingestyrke.
7) Når du arbejder med rustfrit stål, er det vigtigt at vælge den rigtige skærevæske for at sikre en vellykket boring.Rustfrit stål er tilbøjeligt til at klæbe og har dårlig varmeafledning, så den valgte skærevæske skal have god bindingsmodstand og varmeafledningsegenskaber.For eksempel kan der anvendes en skærevæske med et højt klorindhold.
Derudover er der mineraloliefrie, nitratfrie vandige opløsninger tilgængelige, som har gode køle-, rense-, anti-rust- og smørende effekter, såsom H1L-2 syntetisk skærevæske.Ved at bruge den passende skærevæske kan vanskelighederne forbundet med bearbejdning af rustfrit stål overvindes, hvilket resulterer i forbedret værktøjslevetid under boring, oprømning og boring, reduceret værktøjsslibning og ændringer, forbedret produktionseffektivitet og hulbehandling af højere kvalitet.Dette kan i sidste ende reducere arbejdsintensiteten og produktionsomkostningerne og samtidig opnå tilfredsstillende resultater.
Hos Anebon er vores idé at prioritere kvalitet og ærlighed, yde oprigtig assistance og stræbe efter gensidig profit.Vi tilstræber konsekvent at skabe fremragendedrejede metaldeleog mikroCNC fræsedele.Vi værdsætter din henvendelse og vil svare dig hurtigst muligt.
Indlægstid: 24-apr-2024