Токарная обработка нержавеющей стали

Токарная обработка нержавеющей стали

Коррозионностойкая сталь – материал, незаменимый для создания механизмов, изделий, конструкций, испытывающих высокие нагрузки и воздействие агрессивных сред. Однако механическая, в том числе токарная, обработка нержавеющих сталей – процесс, вызывающий определенные трудности. Полный перенос способов обработки обычных углеродистых сталей на коррозионностойкие марки невозможен. Поскольку это приведет к снижению производительности процесса и ухудшению качества конечного продукта. Основные проблемы в работе с нержавейкой – затрудненное удаление стружки, деформационное упрочнение, низкий ресурс режущего инструмента. Если ранее эти препятствия частично преодолевались с помощью резания на низких скоростях, то сегодня такое решение не удовлетворяет требованиям современных производств. Поэтому инженеры постоянно разрабатывают новые технологии и инструменты, облегчающие обработку нержавейки.

Способы улучшения стружкоудаления

Токарная обработка – это процесс, в результате которого образуется длинная витая стружка, накапливание которой затрудняет работу. Для удаления стружки нержавеющих сталей предлагается использовать режущий инструмент с внутренней подачей СОЖ под давлением, что особенно эффективно для высоколегированных сталей. Применение такого инструмента обеспечивает:

  • эффективное охлаждение режущей кромки;
  • ломку стружки на мелкие частицы, облегчающую ее быстрое удаление из зоны реза.

Минусом такого способа является большой расход охлаждающей жидкости. На высокоточных производствах и в военной промышленности применяют самый дорогой и эффективный метод – охлаждение с использованием углекислоты.

Важную роль в обработке нержавейки на токарном станке играет конструкция стружколома. Специализированный инструмент для коррозионностойких сталей должен иметь положительный внешний угол, который снижает самоупрочнение и нарост металла на режущей кромке.

Снижение самоупрочнения при деформации

Наиболее сильно самоупрочнению, усложняющему процессы черновой, получистовой и чистовой обработки, подвергаются стали аустенитного класса. Для минимизации этого фактора рекомендуется применение режущих пластин с острыми кромками и покрытиями, обладающими повышенной износостойкостью.

При необходимости снятия достаточно толстого слоя, требующего нескольких проходов резца, рекомендуется первый проход делать более глубоким. Второй и при необходимости третий снимаемые слои должны быть мельче.

Повышение ресурса режущей пластины

Увеличения срока службы резца можно добиться:

  • острой заточкой кромок;
  • использованием положительного переднего угла;
  • нанесением инновационных покрытий, позволяющих работать на высоких скоростях.

Современные покрытия разделяют на типы:

  • CVD – наносятся методом химического осаждения. Обеспечивают возможность работы на высоких скоростях, но усложняют процесс заточки.
  • PVD – наносятся способом физического осаждения и используются для сталей аустенитного класса. Для них характерны: небольшая толщина, гладкая поверхность, возможность повреждения при повышенных скоростях резания и мощных подачах.

Инновационным вариантом являются покрытия, наносимые методом PremiumTec. Они демонстрируют сочетание высокой стойкости к крошению и гладкой поверхности.

Еще один способ повышения износостойкости резцов – использование кислот в качестве смазки. Однако такой метод применяется редко из-за токсичности и вредного влияния на механизмы токарного станка.

Режущий инструмент для токарной обработки нержавеющей стали

Главным рабочим органом токарных станков является резец, дополнительно могут использоваться сверла, зенкеры, развертки, плашки.

Токарные резцы различают по назначению:

  • Проходные – прямые и отогнутые. Используются для получения цилиндрических поверхностей.
  • Подрезные – для обработки торцов.
  • Расточные – для получения отверстия требуемого диаметра.
  • Отрезные – применяются для резки заготовок из нержавеющей стали на мерные части.
  • Резьбонарезные – для получения внутренней и наружной резьбы.
  • Фасонные – для обработки фасонных поверхностей.

Для работы с коррозионностойкими сталями, а также твердыми металлами типа титана и его сплавов используют не только цельные, но и составные резцы. Одним из материалов, востребованных для изготовления вставок для резцов, является эльбор – искусственная альтернатива алмазу, представляющая собой кристаллы кубического бора. Используют обычно такие резцы на закаленных сталях. Эффект от их применения можно получить только при отсутствии вибраций и биения.

Также при изготовлении режущих пластин для работы по нержавейке применяют твердые сплавы следующих типов:

  • «износостойкие» – Т30К4, Т15К6;
  • более вязкие, но менее износостойкие, – Т5К7, Т5К10;
  • имеющие значительную вязкость и нечувствительность к ударам – ВК8, ВК6А.

Для чистовой и отделочной обработки используют минералокерамику.

Оборудование для работы с коррозионностойкими сталями

К токарным станкам, на которых планируется резать заготовки из нержавейки, предъявляется комплекс требований, таких как:

  • повышенная жесткость механизмов, позволяющая воспринимать большие силы резания;
  • высокая стойкость к вибрациям системы «станок – режущий инструмент – деталь» при значительных ударных нагрузках;
  • запас мощности станка для обеспечения значительной подачи.

Наибольшую точность размеров и минимальную шероховатость обеспечивают станки с ЧПУ, особенно они эффективны при обработке заготовок со сложной поверхностью с криволинейными образующими.

К современным технологическим приемам, применяемым при обработке нержавеющей стали на токарных станках, относится введение в зону реза:

  • ультразвуковых колебаний, уменьшающих силу трения;
  • слабых токов, позволяющих снизить электродиффузионный и окислительный износ инструмента.

Источник:
http://metallz.ru/articles/tokarnaya_obrabotka_nerzhaveyuwej_stali/

Особенности обработки нержавеющей стали на токарных станках

Нержавеющую сталь обрабатывают уже более 100 лет, но до сих пор эта процедура сопряжена с технологическими сложностями. Из нержавейки выполняют множество деталей, постепенно вытесняющих углеродистую сталь, которая уже не выдерживает возрастающие нагрузки: для современных механизмов порог прочности углеродистых сталей слишком низок. Прочность и стойкость нержавейки, которая не меняет своих свойств при высокой температуре, давлении и воздействии агрессивных сред, влечет за собой сложность ее механической обработки.

Особенности обработки нержавеющей стали

Твердость и предел растяжимости нержавеющей стали и углеродистой почти одинаковы. Однако совпадают лишь механические значения. Отличается микроструктура, способность к упрочнению во время обработки, устойчивость к коррозии.

При обработке резанием нержавейка сначала упруго деформируется, потом обрабатывается легко, после чего переходит в стадию упрочнения. На этой стадии резание возможно только при значительном увеличении усилий. Все эти стадии проходит во время обработки и обычная сталь, но высоколегированная упрочняется намного заметнее.

Главные проблемы при токарной обработке стали:

  • деформационное упрочнение;
  • удаление стружки;
  • ресурс рабочего инструмента.

Вязкость. Дополнительную сложность обработке придает пластичность сталей, особенно характерная для жаропрочных марок. Стружка не обламывается, как у углеродистой стали, а завивается длинной спиралью.

Низкая теплопроводность. Слабая теплопроводность нержавейки — ее преимущество при использовании, но недостаток при обработке. В месте резания температура значительно увеличивается, поэтому необходимо охлаждать металл с помощью специальных жидкостей. Они не только устраняют жар, но и предупреждают образование наклепа, облегчают обработку. Наклеп появляется на рабочем инструменте, изменяет его форму и приводит в негодность. Поэтому чаще всего легированные стали обрабатывают на невысоких скоростях и специальными инструментами.

Сохранение свойств. При воздействии жара сталь не теряет твердость и прочность. Это свойство наиболее выражено у жаропрочных сталей и в комбинации с наклепом оно вызывает скорейший вывод из строя резаков, не дает возможность работать на больших скоростях.

Абразивные соединения. В составе нержавеющей стали присутствуют карбидные и интерметаллические соединения микроскопической величины. Повышенная твердость делает их подобием абразива. Резаки стачиваются и требуют постоянной правки и переточки. Трение при токарной обработке нержавейки на порядок больше, чем во время точения углеродистых сплавов.

Неравномерное упрочнение. В процессе точения материал упрочняется неравномерно. Это не очень важно при обработке маленьких деталей. Но серьезно скажется на качестве вала или другой крупной детали.

Удаление стружки

Скопление длинных спиральных стружек нарушает процесс обработки. Поэтому, с учетом способности нержавейки к упрочнению во время деформации, разрабатываются особые конструкции стружколомов. Кроме этого, используется интенсивная обработка поверхности охлаждающей смазкой.

Смазка подается изнутри резака под высоким давлением чтобы:

  • быстро и заметно снизить температуру резака;
  • убрать стружку подальше от резака, чтобы не ускорять его износ;
  • раздробить стружку на небольшие частички, которые проще смыть из рабочей зоны.

При токарной обработке изделий из нержавеющей стали широко используется охлаждение под высоким напором. Распыляется раствор непосредственно в место обработки. Попадая на горячую поверхность, жидкость испаряется и отбирает часть тепла. Поверхность охлаждается. Минус этого способа — большой расход охлаждающей жидкости. Но зато срок использования инструмента увеличивается в шесть раз.

В оборонной и высокоточной промышленности сталь при обработке охлаждается углекислотой при температуре -78 градусов. Это дорогой и самый эффективный способ.

Форма стружколома также очень важна. Геометрия его должна быть положительной, чтобы снизить образование тепла. Передний угол с положительным значением уменьшает самоупрочнение материала и появление наплыва на поверхности резака, устраняя главные причины повреждений во время токарной обработки стали.

Стружколом следует использовать только специализированный, для легированных сталей, хотя стружколомы обычно выпускают универсальными, для работы с самыми разными металлами. Производятся специальные стружколомы и резаки для чистовой, черновой и получистовой резки нержавейки. Они выдают наилучшие результаты и увеличивают производительность труда.

Самоупрочнение стали во время деформации

Более склонен к самоупрочнению аустенитный тип нержавейки, что доставляет дополнительные сложности при любом виде его обработки. Чем сильнее упрочняется материал, тем быстрее изнашивается резак. Эта проблема менее выражена при использовании специальных режущих пластинок. Поверхности их изнашиваются дольше, а рабочие кромки острее обычных. Острые режущие поверхности успевают обработать деталь до самоупрочнения стали и появления наплывов.

Задача усложняется при работе в несколько этапов. Иногда за один подход невозможно выбрать достаточно металла. Тогда это делают поэтапно. Эффективнее за два подхода снять по 3 мм стали, чем за один 6 мм. Рекомендуется также снимать неодинаковый слой металла за первый и второй подходы, например, 4 мм и 2 мм.

Режущий инструмент

Эффект самоупрочнения приводит к быстрому износу резаков. Поэтому разрабатываются специальные формы кромок, переднего угла и особых материалов для резаков по нержавеющей стали.

Читайте также  Пищевая нержавейка: марка стали, применение, преимущества

Существует два вида специализированных режущих инструментов:

  • с химически осажденным покрытием режущей кромки (CVD);
  • с физически осажденным покрытием (PVD).

Инструменты с химически осажденными покрытиями (CVD) позволяют обрабатывать на токарных станках нержавейку на высоких скоростях, дольше не изнашиваются. Но эти резаки очень тяжело править.

Инструменты с физически осажденными покрытиями (PVD) применяются для аустенитных нержавеек. Они тоньше, чем CVD, с ровной поверхностью и острой режущей частью. Но изнашиваются они быстрее (так как толщина покрытия меньше), работают на меньших скоростях.

Виды резцов

Наивысшую износостойкость показывают резцы с покрытием TiC из твердых сплавов. В процессе производства их цианируют или азотируют. Дорогой и очень эффективный способ укрепления пластин — покрытие нитридом бора кубическим.

Твердосплавные резцы ВК3, Т15К6 и Т30К4 достаточно прочны, тверды и длительное время не изнашиваются. Большей вязкостью отличаются Т5 К110 и Т5К7, они изнашиваются быстрее. А вот для ударных нагрузок предпочтительнее использовать пластины с напайками высокой вязкости ВК8 и ВК6А.

Технологии обработки

Существуют приемы, позволяющие минимизировать отрицательные свойства нержавеющей стали:

  • минимизировать толщину снимаемого слоя металла и увеличить скорость вращения шпинделя — обработанная таким образом поверхность получится более шероховатая;
  • использовать кислоту в качестве смазки — значительно повышает износостойкость резаков, предотвращает появление наклепа, но приводит к быстрому разрушению токарного станка, а также плохо влияет на здоровье человека.

Видеоролик демонстрирует процесс изготовления штуцеров из нержавеющей стали:

Источник:
http://stanokgid.ru/osnastka/tokarnaya-obrabotka-nerzhaveyushhej-stali.html

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Главная страница » Токарная обработка нержавеющей стали


Токарная обработка нержавеющей стали

Так как все нержавеющие стали обладают совершенно разной обрабатываемостью в силу разного химического состава, особенно хрома (Cr) и никеля (Ni), то и подходы к их обработке разные.

При обработке аустенитных сталей высокое содержание никеля (Ni) увеличивает прочность и повышает вероятность появление нароста. Также у супераустенитных сталей, где содержание никеля более 20%, для них обрабатываемость максимально низкая, смотрите график в прошлой статье.

ВАЖНО ЗНАТЬ И ПРИМЕНЯТЬ:

1. Выбираем как можно больший радиус при вершине пластины.

2. Обязательно используем СОЖ с точным направлением в зону резания и желательно под давлением, и чем выше давление, тем лучше. Так как обработка нержавейки и особенно аустенитных сталей приводит к выделению большого количества тепла. Это ключевой фактор, негативно влияющий на обработку, тепло не отводится и передается на инструмент.

3. Используем круглые пластины или небольшой главный угол в плане (45 град), чтобы уйти от проточин на пластине, равной глубине резания.

4. Используем острые кромки и/или позитивную геометрию с положительным передним углом, чтобы уменьшить нарост, снизить наклёп, уменьшить образование тепла. Аустенитная сталь особенно хорошо поддается наклёпу и появлению нароста. Есть особо острые серии пластин по нержавеющей стали.
Особенно позитивная геометрия важна при точении тонкостенных деталей, нежестко закрепленных деталей, длинных тонких валов и т.д.

5. Используем только специальные стружколомы и только предназначенные для нержавеющей стали, чтобы уйти от сливной стружки, которая наматывается на резец и выводит пластину из строя. Даже стружколомы общего назначения не берем, они не дают такого результата, как специальные стружколомы по нержавеющей стали.

6. Выбираем глубину резания по возможности превышающую толщину упрочненного слоя.

7. Используем пластины с покрытием для повышения термостойкости и износостойкости. При этом учитываем, что CVD-покрытия более толще и они значительно повышают стойкость инструмента, а также позволяют повысить режимы резания и таким образом производительность. Хотя они не такие острые и трудно поддаются заточке.
PVD-покрытия более тонкие, они обеспечивают острую кромку пластины и гладкость поверхности. Правда есть риск быстрого износа и выхода из строя пластины. Тем не менее PVD-покрытия часто используются для обработки аустенитных сталей.
При отделении нароста, образованного при обработке нержавеющей стали, он может вырвать часть покрытия и частички режущей кромки, и таким образом вывести пластину из строя. Гладкость покрытия снижает возможность нароста. Но покрытие необходимо в том числе и для повышения стойкости от абразивных частиц нержавеющей стали.

8. Берем пластины с высокой температурной стойкостью. Может повторюсь, но отвод тепла очень плохой у нержавеющих сталей особенно аустенитных, и это практически ключевой момент. Т.к. стружка не отводит тепло, и оно передается инструменту, нужно применять СОЖ, но направить СОЖ точно в зону резания не всегда получается, поэтому пластины, хорошо реагирующие на температурный шок, были бы весьма кстати.

9. Берем мелкозернистый твердый сплав с покрытием PVD для финишной обработки нержавеющей стали, чтобы получить высокую точность и низкую шероховатость поверхности. Данный сплав даст высокую прочность и стойкость острой режущей кромки. Данные пластины пойдут даже при прерывистом резании и с термическим шоком. Но всё в соответствии со здравым смыслом и рекомендациями каталога.

10. Также можно присмотреться к кермету с PVD-покрытием для чистовой обработки нержавеющей стали только в хороших условиях. Наблюдается меньшее налипание.

12. Берем отрезное лезвие с внутренними каналами для подвода СОЖ в зону резания, так как узкое место не дает возможность направить наружную подачу СОЖ точно в зону резания, и это здорово сказывается на стойкости отрезной пластины.

13. Есть рекомендация увеличить глубину резания и режимы резания до максимально возможных значений. Идея в том, что больший объем стружки будет поглощать больше тепла даже при учете низкой теплопроводности нержавеющего металла. Это снизит количество проходов, но приведет к наклёпу, плохой шероховатости и необходимы жесткие, мощные станки. Необходимо пробовать – возможно не всегда это возможно.

14. Используем СОЖ с содержанием масла в водомасляной эмульсии не менее 8-9% (обычно 3-4%). Многие даже пробуют олеиновую (жирную) кислоту применять и добиваются отличных результатов.

15. Помним, что инструмент должен противостоять воздействию температур, химическому, адгезионному и абразивному износу. Поэтому выбираем пластину, имеющую геометрию (острую кромку, стружколом и т.д.), сплав и покрытие только по нержавеющей стали и с лучшим сочетанием всех этих составляющих.

16. Можно использовать разную глубину резания для равномерного износа пластин.

17. Иногда стоит провести предварительную термическую обработку нержавеющих заготовок для выравнивания структуры, если это допустимо.

Используя данные меры возможно добиться повышения скорости и подачи токарной обработки нержавеющих сталей и тем самым повысить производительность. Стараемся применить комплексно все эти рекомендации и таким образом повысить не только производительность, но и стойкость инструментов.

При обработке дуплексных нержавеющих сталей необходимо использовать резцы с внутренним подводом СОЖ под высоким давлением – это позволит снизить температуру, дробить стружку и быстро отводить её.
В феритных, мартенситных содержание никеля меньше, а хрома больше, повышение хрома ведет к увеличению прочности и большей абразивности, что ведет к быстрому износу пластин, учитываем этот фактор используем износостойкие покрытия.

Режимы резания токарной обработки нержавеющей стали

При выборе режимов резания стоит опираться на данные каталога конкретно подобранной пластины, но необходимо учитывать желаемую стойкость инструмента. Как правило в каталогах указаны максимальные значения режимов резания, соответствующие максимальной производительности, но также и минимальной стойкости.

Кроме того, режимы сильно зависят от реальных производственных условий, жесткости системы и т.д., поэтому оптимальные режимы необходимо подбирать индивидуально под каждый случай отдельно.

Режимы также отличаются для разной заточки, разной геометрии, поэтому первоисточником является каталог конкретного инструмента. Хотя для примера можно привести следующие варианты режимов резания, в качестве справки.

Источник:
http://vys-tech.ru/2017/12/14/tokarnaya-obrabotka-nerzhaveyushhej-stali/

Особенности использования токарных станков для обработки нержавеющей стали

Из нержавейки сейчас производится немало различных деталей, а сам материал является более приспособленным к нагрузкам, нежели углеродистая сталь: если смотреть на современные механизмы, то у углеродистой стали чересчур низкий уровень прочности. Нержавейка имеет хорошее сопротивление высокой температуре и агрессивной среде, но именно из-за ее высокого уровня прочности и стойкости появляются некоторые сложности в процессе механической обработки на токарном станке.

Как обрабатывается сталь

Нержавеющая, наряду с углеродистой сталью, имеют практически одну и ту же твердость и предел растяжимости. Но идентичность характерна лишь для механических значений. Их отличия сводятся к микроструктуре, свойству упрочняться во время обработки и стойкости к воздействию ржавчины.

Если производится обработка резанием, то нержавеющая сталь сперва начнет упруго деформироваться, после чего обработка нержавеющей стали становится более простой, так как она переходит в стадию упрочнения. В этот момент резать ее можно лишь при увеличенных усилиях. Обычная сталь тоже может пережить эти стадии, но высокий уровень упрочнения характерен лишь высоколегированной.

Какие сложности возникают при токарной обработке нержавеющих сталей? Это касается деформационного упрочнения, удаления стружки и ресурса инструмента.

  • Вязкость;
  • низкий уровень теплопроводности;
  • сохранение свойств;
  • абразивные соединения;
  • неравномерное упрочнение.

Определенные сложности во время обрабатывания сталей вызываются из-за того, что сталь относится к довольно пластичным материалам, в особенности это касается жаропрочной марки. То есть стружка не будет обламываться, а начнет завиваться в длинную спираль.

Воздействие температуры

В эксплуатационном плане теплопроводность играет на руку, но на обработку это накладывает некоторые сложности. В том месте, где производится резание, температура быстро увеличивается, поэтому появляется необходимость охлаждать материал, применяя особые жидкости. Они требуются для устранения жара, предупреждения образования наклепа и облегчения работы.

Читайте также  Жаропрочные стали: состав, марки, виды, применение

При обработке рабочим инструментом начинает проявляться наклеп, из-за которого тот быстрее портится. Поэтому для воздействия на легированные стали, предусматриваются высокие скорости и определенные инструменты.

Прочностные характеристики и твердость материала остаются теми же, и если на материал воздействуют высокие температуры. В особенности это касается жаропрочной марки стали. Нужно брать в расчет и образование наклепа, из-за которого инструменты портятся довольно быстро, что приводит не только к порче резаков, но и ограничивает скорость обработки.

Нержавейка характерна карбидными и интерметаллическими соединениями, величина которых микроскопическая. За счет повышенной прочности их можно сравнить с абразивом. Резаки во время работы попросту начинают стачиваться, поэтому их необходимо постоянно править и перетачивать. В момент токарной обработки стали производится большое трение, более чем при работе с углеродистым сплавом.

Под действием точения сплав начинает упрочняться неравномерно. Если обрабатываются небольшие детали, это не сильно на них сказывается. Однако, если обрабатывается вал или детали крупного размера, это может стать проблемой.

Как удаляется стружка

Обработка нержавейки становится более сложной процедурой, если скапливается длинная спиральная стружка. Так как материал становится более прочным во время деформации, это привело к разработке специальной конструкции инструментов. Можно также задействовать интенсивную обработку, характерную применением охлаждающей смазки.

Инструкции гласят, что смазку подают под высоким давлением изнутри резака, что приводит к следующему: практически моментально и значительно снижается температура резака, стружка убирается от инструмента (позволяет сохранить его состояние) и стружка попросту дробится на мелкие элементы, которые легко вымываются из зоны обработки.

Если речь идет о токарной обработке, то в этом плане сталь чаще охлаждается высоким напором. В области, где должна производиться обработка – распыляют раствор. Жидкость начнет испаряться, охлаждая тем самым материал, то есть «отнимая» у того лишнее тепло. Но для этого процесса требуется немало жидкости для охлаждения. При этом срок эксплуатации резака продлевается порядка в 6 раз.

Использование стружколома и охлаждения

Оборонная и высокоточная промышленность приняла следующее руководство: для охлаждения используется углекислота, температура которой -78 градусов. Данный способ хоть и является наиболее дорогостоящим, но и самым эффективным.

Немалую роль играет также то, какая форма у стружколома. Чтобы тепла образовывалось как можно меньше, он должен иметь положительную геометрию. Благодаря переднему углу уменьшается самоупрочнение изделия и появляется наплыв на самом резаке.

Если осуществляется токарная обработка легированной стали, то требуется применять особый стружколом. Данный инструмент может быть и универсальным, способный воздействовать на разнообразные металлы. Так, резка сейчас следующая: чистовая, получистовая и черновая и в каждом случае используется та или иная модель стружколома.

Особенности самоупрочнения стали в процессе деформации

Более всего самоупрочняется аустенитная разновидность нержавеющей стали, а это накладывает некоторые сложности на процедуру ее обработки.

Ведь резак начинает быстро изнашиваться из-за упрочнения материала. Если применяются специальные режущие пластинки, то проблема носит уже более лояльный характер.

Такие пластины характерны более острыми рабочими кромками, что позволяет быстро обработать материал, не доводя до самоупрочнения стали и образования наплыва.

Процесс становится более трудоемким, если необходимо обработать в несколько этапов. Ведь не представляется возможным выбирание достаточного количества металла за один подход. Именно здесь и находит место поэтапная работа. Более эффективное решение: снимание по 3 мм за два подхода, нежели за один – все 6 мм. Специалисты утверждают, что требуется снимать неодинаковые слои – 4 и 2 мм.

Видео по теме: Как обрабатывать НЕРЖАВЕЙКУ на токарном станке

Источник:
http://promzn.ru/obrabotka-metalla/nerzhaveyushchej-stali.html

Обработка нержавеющей стали / Machining stainless steel

Подборка ссылок из каталогов производителей инструмента для словаря по машиностроению

См.также / See also :

Примеры страниц из каталогов инструмента для металлообработки

286 Пособие SANDVIK COROMANT 2009 Обработка металлов резанием Инструмент и оснастка Стр.H11

Механическая обработка нержавейки Обрабатываемые материалы Нержавеющие стали ISO M Основные характеристики Особенности обработки Длинностружечный

Механическая обработка нержавейки Обрабатываемые материалы Нержавеющие стали ISO M Основные характеристики Особенности обработки Длинностружечный материал Затруднён контроль над стружкообразованием у ферритных сталей, очень плохое стружкообразование у аустенитных и дуплексных сталей — Удельная сила резания 1800-2850 Н/мм2 — Обработка сопровождается высокими силами резания, наростом на режущей кромке, высокой температурой в зоне резания и поверхностным деформационным упрочнением Что такое нержавеющая сталь — Нержавеющая сталь это сплав на основе железа, легированный хромом в объёме min 11-12% — Низкое содержание углерода (не более 0.05%) — Легирующие элементы в основном никель (Ni), молибден (Mo) и титан (Ti) — Слой Cr2O3, формирующийся на поверхности, придаёт стали коррозионную стойкость ISO CMC Материал 05.1 Ферритные/мартенситные нержавеющие стали M 05.2 Аустенитные нержавеющие стали 05.5 Аустенитно-ферритные (дуплексные) нержавеющие стали 15 Отливки из нержавеющей стали SANDVIK H 11

940 Каталог KORLOY 2013 Металлорежущий инструмент и инструментальная оснастка Стр.L10

Особенности механической обработки нержавеющей стали на металлорежущем станке Нержавейка имеет низкий коэффициент обрабатываемости который уменьшается в за

Особенности механической обработки нержавеющей стали на металлорежущем станке Нержавейка имеет низкий коэффициент обрабатываемости который уменьшается в зависимости от увеличения легирующих элементов никель и титан Характеристики структурно фазовых состояний нержавеющих сталей 1) Аустенит Самый распространненный вид нержавеющей стали с повышенными антикоррозионными свойствами за счет высокого содержания хрома и никел. Имеет низкий коэффициент обрабатываемости. Применяется в пищевой промышленности. Пример 12Х18Н10Т 08Х18Н10 03Х18Н11. 2) Феррит нержавеющая сталь характеризующаяся высоким содержанием хрома и отсутствием никеля что способствует улучшению её обрабатываемости. Пример 12X17 AISI 410 430 434. 3) Мартенсит-феррит нержавеющая сталь которая поддается термообработке благодаря высокому содержанию углерода. Имеет пониженные антикоррозионные свойства. Применяется для изготовления деталей повышенной твердости (AISI 410 420 432). 4) Мартенсит нержавеющая сталь на хромоникелевой основе. Обладает высокими антикоррозионными свойствами повышенной механической прочностью и твердостью благодаря специальной термообработке. Пример AISI 17 15. 5) Аустенит-феррит нержавеющая сталь обладающая более высокой жаростойкостью (примерно в 2 раза). Применяется в химически активных высокотемпературных средах. Пример AISI S2304 2507. Особенности обработки нержавеющей стали 1) Упрочнение (наклеп) обрабатываемой поверхности приводящие к увеличению сил резания и снижению стойкости инструмента. 2) Повышенная температура в зоне резания обусловленная низким коэффициентом теплопроводности нержавеющей стали который 3) Снижение качества чистовой обработки за счет образования нароста на передней поверхности приводящего к адгезийному 4) Выкрашивание режущей кромки и поломка вызванные диффузионным износом происходящим при высокой температуре в результате взаимодействия однородных элементов обрабатываемой заготовки и инструмента. Общие рекомендации для обработки нержавеющей стали 1) Применяйте инструмент обеспечивающий улучшенный теплоотвод из зоны резания за счет его теплопроводности и геометрии. 2) Используйте положительную геометрию инструмента которая способствует снижению сил резания и препятствует 3) Выбирайте оптимальные режимы резания. 4) Выбирайте оптимальный инструмент который обеспечивает высокую теплостойкость механическую прочность твердость и низкий коэффициент трения стружки о переднюю поверхность. 10 Классификация обрабатываемых материалов Рекомендации и особенности обработки Общие характеристики нержавеющей стали S Hepжaвeющaя сталь обладает высокими антикоррозионными свойствами Высокие антикоррозионные свойства обусловлены наличием в ней легирующих элементов на основе хрома.

20 Руководство DORMER 2008 Обработка металлов резанием на металлорежущих станках Стр.20

Особенности механической обработки нержавеющей стали на станках Высокая прочность нержавейки ведет к большим нагрузкам на режущую кромку инструмента

Особенности механической обработки нержавеющей стали на станках Высокая прочность нержавейки ведет к большим нагрузкам на режущую кромку инструмента _ Вместе с плохой теплопроводностью и наклепом это обуславливает низкую обрабатываемость этих сталей резанием. Нержавеющие стали склонны к налипанию на поверхность режущего инструмента. Трудности со стружкодроблением и образованием заусенцев из-за высокой прочности также являются одной из особенностей этих сталей. ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ПО ОБРАБОТКЕ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ Для сверления используйте сверла серии ADX или CDX с внутренним подводом СОЖ. Это позволит сохранить минимальную степень самоупрочнения нержавеющей стали при обработке в пределах 10 %. При более высоких подачах отвод тепла из зоны резания больше. Необходимо это помнить при устранении сложностей, возникающих при обработке нержавеющей стали. При назначении скорости резания всегда начинайте с нижних рекомендуемых значений, т.к. разные партии заготовок могут обрабатываться на различных режимах. Также учитывайте, что для более глубоких отверстий необходимо уменьшать скорость на 10-20% от рекомендуемых значений. 20 Общая информация Обработка нержавеющих сталей Нержавеющими называются стали с содержанием хрома более 12 %. С увеличением количества хрома коррозионная стойкость сталей возрастает. Для получения необходимой структуры и механических свойств нержавеющие стали дополнительно легируют никелем и молибденом. Нержавеющие стали можно разделить на следующие группы Ферритные нержавеющие стали — часто имеют высокую прочность и хорошо обрабатываются резанием. Мартенситные нержавеющие стали — обрабатываются нормально. Аустенитные нержавеющие стали — характеризуются высоким коэффициентом удлинения. Являются труднообрабатываемыми. Аустенитно-ферритные нержавеющие стали — часто также называются дуплексными нержавеющими сталями. Также относятся к труднообрабатываемым. ПОЧЕМУ НЕРЖАВЕЮЩИЕ СТАЛИ ТАК ПЛОХО ОБРАБАТЫВАЮТСЯ Большинство нержавеющих сталей самоупрочняется при деформации, в т.ч. при снятии стружки. Степень наклепа уменьшается по мере удаления от места деформации. В зоне резания твердость может увеличиваться на 100%, особенно при неправильном выборе инструмента. Нержавеющие стали плохо проводят тепло, что приводит к более высоким температурам в зоне резания, чем при обработке, например, стали такой же твердости Гр.Обр.Мат.1.3.

159 SANDVIK COROMANT 2010 Руководство по металлообработке Точение Фрезерование Сверление Стр.

Фото современного инструмента для металлообработки на станках Точение профильной канавки на токарном станке канавочным резцом с СРП из твердого сплава

Фото современного инструмента для металлообработки на станках Точение профильной канавки на токарном станке канавочным резцом с СРП из твердого сплава _ Сандвик с двухлезвийной твердосплавной прорезной пластиной Полностраничная цветная иллюстрация из Руководства по металлообработке 2010 пластиной

Источник:
http://lab2u.ru/obrabotka-nerzhaveiushchei-stali-osobennosti-tocheniia-frezerovaniia-na-stankakh-chpu-po-metallu-tekhnologii-sverleniia-otverstii-v-nerzhaveike-obrabatyvaemost-i-rezhimy-rezaniia-dlia-ferritnykh-martensitnykh-austenitnykh-dupleksnykh-stalei-slovar-lab2u.html

Обработка нержавейки: методы, способы и рекомендации

Существует несколько режимов обработки нержавейки, которые помогают не только улучшить ее качественные характеристики, но также значительно улучшают ее внешний вид. Кроме того, обработка такой металлической поверхности позволяет подводить эксплуатационные показатели к нужным показателям.

Шлифовка материала

Благодаря разным способам обработки нержавейки она достаточно часто используется не только для изготовления деталей или конструкционных элементов, но и для украшения. Для того чтобы улучшить внешний вид, а также достичь необходимого уровня шероховатости покрытия, используется такой метод, как шлифование и полировка. Довольно часто эти два метода объединяются в один, и называется он сатированием. Данный метод обработки получил такое название из-за того, что поверхность такой стали после окончания работ начинает напоминать ткань атлас или же сатин.

Обработка сварных швов нержавейки, к примеру, начинается с того, что необходимо вывести поверхность до мелких рисок. Для этого используется болгарка с кругом лепесткового типа.

Зачем нужно шлифование

Кроме того что обработка нержавейки при помощи шлифования помогает улучшить внешний вид металла, оно также может помочь в устранении поверхностных дефектов. Если устранить их полностью не получается, то при помощи этого метода можно сделать так, чтобы они были практически незаметны. Что касается методов выполнения, то выполняться операция может как вручную, так и при помощи специального оборудования, которое работает от электрического или пневматического привода. Есть несколько наиболее распространенных приборов, которые используются для осуществления такого метода обработки нержавейки:

  • пневматический напильник ленточный;
  • барабанно-ленточная шлифовальная машинка;
  • другие устройства, которые могут использовать шлифовальную ленту.

Что касается выполнения такой операции в домашних условиях, то здесь чаще всего применяется ручной метод. Для этого обычно используют либо шлифовальные листы, либо приспособления, которые получили название шлифки. На промышленных предприятиях сатирование, конечно же, выполняется при помощи разнообразного специального оборудования.

Стоит добавить, что обработка швов нержавейки, листов и прочего начинается с того, что используется круг для шлифовки с зернистостью 180. После этого необходимо еще использовать два круга — 320 и 600. Для завершения работы необходимо обработать сплав еще и войлочным кругом.

Выполнение обработки в ручном режиме

В том случае, если обработка нержавейки после сварки осуществляется ручным способом, то необходимо придерживаться такой последовательности работ:

  • Так как поверхность до этого подвергалась сварке, то сначала необходимо удалить прижоги.
  • Поверхностную часть нержавеющего сплава, которая будет первой подвергаться такой обработке, необходимо отделить алюминиевой лентой. Укладывается она в 2 или 3 слоя.
  • Та часть, которая не заклеивается такой лентой, должна обрабатываться при помощи возвратно-поступательных движений. Однако нужно помнить, что слишком сильно давить при этом на шлифок не надо.
  • После того как будет достигнуто необходимое качество поверхности, алюминиевая лента переклеивается на тот участок, который обрабатывался до этого, а освободившееся покрытие шлифуется.

Шлифовка на станках

Стоит отметить, что возможно выполнение токарной обработки нержавейки. То есть шлифовку можно выполнять на токарном оборудовании. В таком случае на такие приспособления устанавливаются специальные круги шлифовального типа. Стоит также отметить, что выполнять данную операцию на станке можно как на производстве, так и в домашних условиях, если в наличии имеется такой агрегат. Здесь важно отметить, что эффективно выполнять такую операцию позволит даже самое простое токарное оборудование.

Что касается выполнения операции в ручном режиме, то использовать шлифок не всегда целесообразно, а потому иногда применяются шлифовальные листы. В таком случае очень важно правильно подобрать их по зернистости. Чтобы не ошибиться, обычно используют черновые детали для подбора.

Описание травления

Еще один эффективный способ обработки нержавейки после сварки — это травление. Данная технологическая операция позволит справиться с дефектами поверхности, которые возникают как раз из-за сварки, из-за термической обработки сплава, из-за обработки металла методом пластических деформаций. Еще один плюс использования метода травления в качестве обработки — это возможность избавиться от цвета побежалости на поверхности материала. Также эта процедура позволит обновить пассивный защитный слой покрытия, который защищает нержавейку от неблагоприятного воздействия повышенных температур.

Выполнение операции

Для осуществления операции в производственных масштабах используется кислота для обработки нержавейки или же расплавленные щелочные среды. В том случае, если для травления используется кислотная среда, то процесс протекает в два последовательных этапа. На первом этапе сплав обрабатывается сернокислым раствором, на втором — используется раствор, основу которого составляет азотная кислота.

В том случае, если применяется щелочная кислота при травлении, то сталь помещается в раствор каустической соды. Этот раствор способен полностью убрать оксидную пленку с поверхности металла, не испортив при этом его структуру.

Что касается выполнения такой операции в домашних условиях, то использование кислотных или щелочных средств исключено. Для этого были изобретены специальные травильные пасты. Их особенность заключается в том, что они имеют желеобразную консистенцию. Использовать такие пасты необходимо крайне осторожно, так как кроме азотной и плавиковой кислоты, в состав входит еще соляная кислота и хлорид, а эти вещества представляют угрозу для здоровья человека.

Применение пасты

Наносить травильную пасту можно лишь на ту поверхность, которая предварительно была хорошо очищена, а также обезжирена. Чтобы достичь нужного эффекта, необходимо просто промыть деталь теплой водой, а после этого промыть любым моющим средством. После нанесения пасты необходимо оставить ее на поверхности металла. Время выдержки составляет от 10 до 60 минут. По истечении нужного срока паста смывается обычной проточной водой. Для нанесения такого состава придется использовать либо кисточку кислостойкого типа, либо специальную пластиковую лопатку. Стоит добавить, что если площадь металла достаточно большая, то для нанесения можно использовать травильный спрей, который распыляется при помощи оборудования для струйного напыления. На сегодняшний день есть несколько производителей травильных паст, которые известны больше всего. К таким компаниям принадлежат SAROX TS-K 2000, Avesta BlueOne и Stain Clean (ESAB).

Несколько других способов обработки

Есть несколько других способов обработки, которые используются реже, но все же иногда применяются. Один из таких методов — это хромирование. Применение данного режима обработки позволяет достичь таких качеств, как:

  • улучшение внешнего вида;
  • повышение устойчивости к механическим воздействиям;
  • сильное увеличение устойчивости к воздействию коррозии.

Недостатком данного метода является то, что выполнять его можно только в условиях производства. Операция достаточно сложная, а потому требуется квалифицированный специалист для ее выполнения. Кроме того, необходимы и специальные расходные элементы. По этим причинам выполнять хромирование в домашних условиях не получится.

Однако в домашних мастерских можно успешно выполнять другую операцию, которая получила название воронение. Она поможет придать поверхности привлекательный внешний вид. Данная процедура может выполняться тремя разными способами. Первый способ — это применение кислотных растворов, второй способ сопровождается применением щелочи, последний вариант — это использование теплового воздействия.

Применение токарной обработки

Обработка нержавейки на токарном станке в настоящее время также возможна. Однако существует несколько проблем. Такие параметры, как предел растяжимости и твердость, у нержавейки и углеродистой стали практически одинаковы. Однако имеется большая разница в микроструктуре материала, а потому возникают и некоторые проблемы.

К примеру, если применяется метод резания нержавеющей стали, то она сначала будет упруго деформироваться, после чего легко поддается обработке, а потом начинается стадия упрочнения. На таком этапе резать металл получится только в том случае, если будет приложено значительно больше усилий. Разница заключается в том, что высоколегированная сталь, как нержавейка, подвергается всем этим этапам намного заметнее, чем обычная. Есть несколько основных проблем, которые выделяются при таком способе обработки.

Первая проблема — это существенное деформационное упрочнение. Вторая проблема — это необходимость удаления стружки. Третья проблема — это износ рабочего инструмента. Есть еще одна проблема, которая довольно сильно выделяется у жаропрочных марок нержавеющих сплавов. Проблема заключается в высоком коэффициенте вязкости. Из-за этого стружка не осыпается, а постоянно закручивается в длинную спираль.

Инструменты для резки

Из-за того, что сталь способна к сильному самоупрочнению, приходится разрабатывать специальные виды кромок для режущего инструмента. Кроме того, необходимо использовать и специальные сплавы для изготовления таких специальных инструментов. На сегодняшний день есть два вида специальных инструментов.

Первый тип — это режущее приспособление, которое имеет химически осажденное покрытие. Второй тип обладает физически осажденным покрытием режущей кромки инструмента для резки сплава.

Источник:
http://autogear.ru/article/396/297/obrabotka-nerjaveyki-populyarnyie-metodiki-sposobyi-i-rekomendatsii/