CNC-bearbejdning af legeret stål

De centrale fordele ved legeret stål sammenlignet med almindeligt kulstofstål: 1) Bedre mekaniske egenskaber, med en kombination af højere styrke, hårdhed og sejhed; 2) Stærk tilpasningsevne til særlige miljøer, herunder korrosionsbestandighed, varmebestandighed, slidstyrke osv.; 3) Brede justeringsmuligheder for egenskaber, ved at ændre legeringssammensætning og varmebehandlingsprocesser kan der opnås forskellige egenskaber; 4) Højere vægt-effektivitet, høj styrke tillader design af lettere og tyndere strukturer; 5) Længere levetid, især under barske forhold er fordelen tydelig. Disse fordele gør, at legeret stål kan opfylde højtydende applikationsbehov, som almindeligt kulstofstål ikke kan klare.

De vigtigste tekniske vanskeligheder ved CNC-bearbejdning af legeret stål: 1) Alvorlig bearbejdningshærdning, især austenitisk rustfrit stål, hvilket fremskynder værktøjsslid; 2) Store skærekræfter, 30%-50% højere end almindeligt kulstofstål, kræver maskiner med højere stivhed; 3) Dårlig varmeledningsevne, høj temperatur i skæreområdet, let forårsager overophedet værktøjsslid; 4) Visse højhårde legeringer (såsom varmebehandlet værktøjsstål) er svære at bearbejde og kræver specielle værktøjer; 5) Dårlige skæreegenskaber for højtemperaturlegeringer, let dannelse af opbygningskant; 6) Svær kontrol af overfladekvaliteten, let dannelse af bearbejdningsfejl. Løsning af disse vanskeligheder kræver rimelig valg af værktøjsmateriale, optimering af skæreparametre og anvendelse af dedikerede køle-/smøresystemer.

Valg af type legeret stål skal overveje: 1) Arbejdsmiljø: Korrosivt miljø, foretræk rustfrit stål, højtemperaturmiljø, vælg varmebestandigt stål; 2) Krav til mekaniske egenskaber: Højstyrke konstruktionsdele, vælg legeringskonstruktionsstål, slidstærke dele, vælg slidstærkt legeret stål; 3) Bearbejdningsproces: Svejsekonstruktioner, foretræk lavt kulstoflegering, der skal bearbejdes skærende, overvej letbearbejdelige legeringer; 4) Omkostningsfaktorer: Under forudsætning af at kravene til ydeevnen er opfyldt, vælg den laveste omkostningslegering; 5) Efterbehandling: Der kræves varmebehandling til forstærkning, vælg hærdbar legering, der kræves svejsning, vælg lavt kulstoflegering. Det er bedst at vurdere sammen med materialeingeniører og bearbejdningsfabrikker for at vælge det legeringsmateriale med den bedste værdi for pengene.

Effekten af varmebehandling på bearbejdning af legeret stål: 1) Ændring i hårdhed: Hårdheden stiger markant efter hærdning, hvilket øger bearbejdningsvanskeligheden, normalt anvendes processen "råbearbejdning - varmebehandling - finbearbejdning"; 2) Dimensionsændringer: Varmebehandling forårsager deformation af dele, det er nødvendigt at reservere tilstrækkelig bearbejdningstillæg; 3) Ændring i bearbejdningsegenskaber: Glødning kan forbedre bearbejdningsegenskaberne, hærdning reducerer bearbejdningsegenskaberne; 4) Overfladekvalitet: Varmebehandling kan danne et oxidlag, der skal fjernes; 5) Bearbejdningsværktøjer: Efter varmebehandling er der brug for hårdere værktøjsmaterialer; 6) Bearbejdningsparametre: Skærehastighed, fremføring og skæredybde skal justeres. Rimelig arrangement af varmebehandlings- og bearbejdningsrækkefølge er afgørende for at sikre produktkvalitet og reducere omkostninger.

Valgmuligheder for overfladebehandling af dele af legeret stål: 1) Rustfrit stål: Normalt anvendes elektrolytisk polering for at forbedre glathed og korrosionsbestandighed; 2) Legeringkonstruktionsstål: Kan anvende forkromning, nitrering for at forbedre slidstyrke; 3) Værktøjsstål: Dampbehandling danner oxidlag, forbedrer smøreegenskab; 4) Højtemperaturlegeringer: Aluminidelag forbedrer højtemperatur oxideringsbestandighed; 5) Generel behandling: Maling, pulverlakering bruges til dekoration og beskyttelse; 6) Speciel behandling: Til fly- og rumfartsdele kan specielle belægninger anvendes for at forbedre træthedsstyrken. Valg af overfladebehandling skal overveje brugsmiljø, ydeevnekrav og omkostningsfaktorer, visse legerede stål (såsom høj-chrom rustfrit stål) kan også bruges direkte uden overfladebehandling.

Faktorer, der bestemmer omkostningerne ved bearbejdning af legeret stål: 1) Materialeomkostninger: Prisen på forskelligt legeret stål varierer meget, fra almindeligt legeringskonstruktionsstål til højtydende højtemperaturlegeringer kan være 10-50 gange forskellige; 2) Bearbejdningsvanskelighed: Bearbejdning af hårdt, sejt legering har lav effektivitet og høje omkostninger; 3) Præcisionskrav: Højpræcisionsdele kræver flere bearbejdningstrin og inspektion, hvilket øger omkostningerne; 4) Varmebehandlingsomkostninger: Komplekse varmebehandlingsprocesser vil øge omkostningerne markant; 5) Batchstørrelse: Små batchproduktioner har høje enhedsomkostninger, store batches kan sprede opsætningsomkostninger; 6) Overfladebehandling: Speciel overfladebehandling (såsom belægning, coating) vil øge omkostningerne. Generelt er bearbejdningsomkostningerne for dele af legeret stål 2-10 gange højere end for almindeligt kulstofstål, afhængigt af ovenstående faktorer.