CNC obrábění výrobků z slitinové oceli

Hlavní výhody slitinové oceli oproti běžné uhlíkové oceli: 1) Lepší mechanické vlastnosti, lepší kombinace pevnosti, tvrdosti a houževnatosti; 2) Lepší přizpůsobivost zvláštním podmínkám, včetně odolnosti proti korozi, odolnosti za vysokých teplot, odolnosti proti opotřebení atd.; 3) Široký rozsah regulace vlastností, různorodé vlastnosti lze získat změnou složení slitiny a procesu tepelného zpracování; 4) Vyšší účinnost hmotnosti, vysoká pevnost umožňuje navrhovat lehčí a tenčí konstrukce; 5) Delší životnost, zvláště výhodná v drsných podmínkách. Tyto výhody umožňují slitinové oceli splnit požadavky špičkových aplikací, které běžná uhlíková ocel splnit nemůže.

Hlavní technické obtíže CNC obrábění slitinové oceli: 1) Výrazné zpevňování obráběním, zejména u austenitické nerezové oceli, což vede k urychlenému opotřebení nástrojů; 2) Vysoké řezné síly, o 30 % -50 % vyšší než u běžné uhlíkové oceli, vyžadují stroje s vyšší tuhostí; 3) Špatná tepelná vodivost, vysoká teplota v řezné zóně snadno způsobí přehřátí a opotřebení nástrojů; 4) Obtížné obrábění některých vysoce tvrdých slitin (jako je tepelně zpracovaná nástrojová ocel), vyžaduje speciální nástroje; 5) Špatná obrobitelnost vysokoteplotních slitin, snadno vzniká nárůstek; 6) Obtížná kontrola kvality obrobeného povrchu, snadno vznikají vady obrážení. Řešení těchto obtíží vyžaduje rozumný výběr materiálu nástrojů, optimalizaci řezných parametrů a použití specializovaného systému chlazení a mazání.

Výběr typu slitinové oceli je třeba zvážit: 1) Pracovní prostředí: V korozivním prostředí upřednostňovat nerezovou ocel, ve vysokoteplotním prostředí volit žáruvzdornou ocel; 2) Požadavky na mechanické vlastnosti: Vysoce pevné konstrukční díly volit konstrukční slitinovou ocel, součásti odolné proti opotřebení volit slitinovou ocel odolnou proti opotřebení; 3) Technologie obrábění: Pro svařované konstrukce upřednostňovat nízkouhlíkové slitiny, pro obráběcí zpracování zvážit snadno obrobitelné slitiny; 4) Nákladové faktory: Při splnění požadavků na výkon upřednostňovat nízkonákladové slitiny; 5) Následné zpracování: Pro zpevnění tepelným zpracováním volit kalitelné slitiny, pro svařování volit nízkouhlíkové slitiny. Nejlepší je společně s materiálovým inženýrem a výrobcem posoudit a vybrat slitinu s nejlepším poměrem ceny a výkonu.

Vliv tepelného zpracování slitinové oceli na obrábění: 1) Změna tvrdosti: Po kalení se tvrdost výrazně zvyšuje, obtížnost obrábění roste, obvykle se používá proces "hrubé obrábění - tepelné zpracování - dokončovací obrábění"; 2) Změna rozměrů: Tepelné zpracování způsobuje deformaci součásti, je nutné ponechat dostatečný obráběcí přídavek; 3) Změna obrobitelnosti: Žíhání může zlepšit obrobitelnost, kalení naopak obrobitelnost snižuje; 4) Kvalita povrchu: Tepelné zpracování může vytvořit oxidační vrstvu, kterou je třeba odstranit; 5) Obráběcí nástroje: Po tepelném zpracování je nutné používat tvrdší materiály nástrojů; 6) Obráběcí parametry: Je třeba upravit řeznou rychlost, posuv a hloubku řezu. Správné naplánování pořadí tepelného zpracování a obrábění je zásadní pro zajištění kvality produktu a snížení nákladů.

Možnosti výběru povrchové úpravy součástí z slitinové oceli: 1) Nerezová ocel: Obvykle se používá elektrolytické leštění pro zvýšení čistoty povrchu a odolnosti proti korozi; 2) Konstrukční slitinová ocel: Lze použít chromování, nitridaci pro zvýšení odolnosti proti opotřebení; 3) Nástrojová ocel: Úprava párou pro vytvoření oxidační vrstvy, zlepšení kluznosti; 4) Vysokoteplotní slitiny: Hliníkové povlaky pro zvýšení odolnosti proti oxidaci za vysokých teplot; 5) Obecné úpravy: Nátěr, práškové nátěry pro dekoraci a ochranu; 6) Speciální úpravy: Pro letecké a kosmické součásti lze použít speciální povlaky pro zvýšení únavové pevnosti. Výběr povrchové úpravy je třeba zvážit podle použitelného prostředí, požadavků na výkon a nákladových faktorů. Některé slitinové oceli (jako je vysokochromová nerezová ocel) lze použít přímo bez povrchové úpravy.

Faktory určující náklady na obrábění slitinové oceli: 1) Náklady na materiál: Ceny různých slitinových ocelí se velmi liší, od běžné konstrukční slitinové oceli po špičkové vysokoteplotní slitiny může být rozdíl 10-50 násobný; 2) Obtížnost obrábění: Obrábění vysoce tvrdých a houževnatých slitin má nízkou efektivitu, vysoké náklady; 3) Požadavky na přesnost: Vysoce přesné součásti vyžadují více obráběcích operací a kontrol, což zvyšuje náklady; 4) Náklady na tepelné zpracování: Složité procesy tepelného zpracování výrazně zvyšují náklady; 5) Velikost šarže: Malosériová výroba má vysoké jednotkové náklady, velké série umožňují rozdělení nákladů na nastavení; 6) Povrchová úprava: Speciální povrchové úpravy (jako je povlakování, nátěry) zvyšují náklady. Obecně jsou náklady na obrábění součástí z slitinové oceli 2-10násobkem nákladů na běžnou uhlíkovou ocel, konkrétně závisí na výše uvedených faktorech.