فرآوری CNC محصول محصولات آلیاژ فولادی

مزایای اصلی فولاد آلیاژ در مقایسه با فولاد کربنی معمولی: 1) خواص مکانیکی بهتری، با ترکیب بهتر استحکام، سختی و چقرمگی؛ 2) سازگاری بالا با محیط‌های خاص، شامل مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دما بالا و مقاومت در برابر سایش؛ 3) دامنه وسیع تنظیم خواص – با تغییر ترکیب آلیاژ و فرآیند عملیات حرارتی می‌توان خواص متنوعی به دست آورد؛ 4) کارایی وزنی بالاتر – استحکام بالا امکان طراحی ساختارهای نازک‌تر و سبک‌تر را فراهم می‌کند؛ 5) عمر مفید طولانی‌تر، به ویژه مزیت مشخص در محیط‌های سخت. این مزایا به فولاد آلیاژ امکان می‌دهند نیازهای کاربردهای با سطح بالا را که فولاد کربنی معمولی نمی‌تواند تأمین کند، برآورده کنند.

چالش‌های فنی اصلی در فرآوری CNC فولاد آلیاژ: 1) سخت‌شدن شدید در طول فرآوری، به ویژه در مورد فولاد ضدزنگ آستنیتی، که فرسودگی ابزار را تسریع می‌کند؛ 2) نیروی برش زیاد – ۳۰٪ تا ۵۰٪ بیشتر از فولاد کربنی معمولی، که نیاز به ماشین‌های با صلبیت بالاتر دارد؛ 3) هدایت حرارتی ضعیف – دما در ناحیه برش بالا می‌شود، که به راحتی منجر به فرسودگی ناشی از حرارت بیش از حد ابزار می‌شود؛ 4) دشواری در فرآوری برخی آلیاژهای با سختی بالا (مثل فولاد ابزار پس از عملیات حرارتی)، که نیاز به ابزارهای خاص دارد؛ 5) عملکرد برش ضعیف آلیاژهای مقاوم در برابر دما بالا – راحتی در تشکیل لکه‌های برش (بور)؛ 6) دشواری در کنترل کیفیت سطح فرآوری شده – راحتی در ایجاد عیوب فرآوری. برای حل این چالش‌ها، لازم است ماده ابزار را به درستی انتخاب، پارامترهای برش را بهینه و سیستم‌های خنک‌کننده و روان‌کننده تخصصی را استفاده کنیم.

انتخاب نوع فولاد آلیاژ باید عوامل زیر را در نظر بگیرد: 1) محیط کار: در محیط‌های خوردگی، اولویت به فولاد ضدزنگ داده شود و در محیط‌های دما بالا، به فولاد مقاوم در برابر حرارت； 2) نیازهای خواص مکانیکی: برای قطعات سازه‌ای با استحکام بالا، فولاد سازه‌ای آلیاژ را انتخاب کنید و برای قطعات مقاوم در برابر سایش، فولاد آلیاژ مقاوم در برابر سایش； 3) فرآیند فرآوری: برای سازه‌های جوشی، اولویت به آلیاژهای کم کربنی داده شود و در صورت نیاز به فرآوری برش، به آلیاژهای آسان برش توجه کنید； 4) عامل هزینه: در چارچوب رضایت از خواص، اولویت به آلیاژهای با هزینه پایین‌تر داده شود； 5) پردازش بعدی: اگر نیاز به تقویت через عملیات حرارتی دارید، آلیاژهای قابل سخت‌شدن را انتخاب کنید و اگر نیاز به جوشکاری دارید، آلیاژهای کم کربنی. بهترین راه، ارزیابی مشترک با مهندسان مواد و تولیدکنندگان فرآوری است تا ماده آلیاژ با بهترین نسبت قیمت-کیفیت انتخاب شود.

تأثیر عملیات حرارتی فولاد آلیاژ بر فرآوری: 1) تغییر سختی: پس از سخت‌شدن، سختی به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، که دشواری فرآوری را افزایش می‌دهد – معمولاً توالی «فرآوری خشن – عملیات حرارتی – فرآوری دقیق» استفاده می‌شود； 2) تغییر ابعاد: عملیات حرارتی می‌تواند باعث تغییر شکل قطعه شود، لذا لازم است مازاد کافی برای فرآوری رزرو شود； 3) تغییر عملکرد فرآوری: عملیات حرارتی کاهش دمایی (انیل) عملکرد فرآوری را بهبود می‌دهد، در حالی که سخت‌شدن آن را کاهش می‌دهد； 4) کیفیت سطح: عملیات حرارتی ممکن است لایه‌ای از اکسید تشکیل دهد که نیاز به حذف دارد； 5) ابزارهای فرآوری: پس از عملیات حرارتی، لازم است از مواد ابزار سخت‌تر استفاده شود； 6) پارامترهای فرآوری: لازم است سرعت برش، میزان پیشبرد و عمق برش را تنظیم کنیم. چیدمان مناسب توالی عملیات حرارتی و فرآوری برای تضمین کیفیت محصول و کاهش هزینه‌ها حیاتی است.

گزینه‌های پردازش سطح قطعات فولاد آلیاژ: 1) فولاد ضدزنگ: معمولاً برای بهبود براقی و مقاومت در برابر خوردگی، پالایش الکترولیتیک استفاده می‌شود； 2) فولاد سازه‌ای آلیاژ: برای بهبود مقاومت در برابر سایش، می‌توان از کروم‌پوشانی و نیتروژن‌دهی استفاده کرد； 3) فولاد ابزار: پردازش با بخار لایه‌ای از اکسید تشکیل می‌دهد که ویژگی روان‌کنندگی را بهبود می‌دهد； 4) آلیاژهای مقاوم در برابر دما بالا: پوشش آلومینیید بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون در دما بالا را می‌دهد； 5) پردازش عمومی: رنگ‌آمیزی و پوشش پودری برای تزئین و محافظت استفاده می‌شود； 6) پردازش خاص: برای قطعات هوافضایی و فضایی، می‌توان از پوشش‌های خاص برای بهبود استحکام خستگی استفاده کرد. انتخاب پردازش سطح باید محیط استفاده، نیازهای خواص و عامل هزینه را در نظر بگیرد – برخی از فولادهای آلیاژ (مثل فولاد ضدزنگ با درصد کروم بالا) نیز می‌توانند بدون پردازش سطح مستقیماً استفاده شوند.

عوامل اصلی تعیین‌کننده هزینه فرآوری فولاد آلیاژ: 1) هزینه ماده: قیمت‌های انواع مختلف فولاد آلیاژ به طور قابل توجهی متفاوت هستند – تفاوت بین فولاد سازه‌ای آلیاژ معمولی و آلیاژهای مقاوم در برابر دما بالا با سطح بالا می‌تواند ۱۰ تا ۵۰ برابر باشد； 2) دشواری فرآوری: آلیاژهای با سختی و چقرمگی بالا، کارایی فرآوری پایین‌تری دارند که هزینه را افزایش می‌دهد； 3) نیازهای دقت: قطعات با دقت بالا نیاز به مراحل فرآوری و کنترل بیشتری دارند که هزینه را افزایش می‌دهد； 4) هزینه عملیات حرارتی: فرآیندهای عملیات حرارتی پیچیده به طور قابل توجهی هزینه را افزایش می‌دهند； 5) حجم دسته: هزینه واحد تولید دسته‌های کوچک بالا است، در حالی که در دسته‌های بزرگ می‌توان هزینه تنظیم (setup) را توزیع کرد； 6) پردازش سطح: پردازش‌های سطحی خاص (مثل پوشش‌ها و کروم‌پوشانی) هزینه را افزایش می‌دهند. به طور کلی، هزینه فرآوری قطعات از فولاد آلیاژ ۲ تا ۱۰ برابر هزینه فولاد کربنی معمولی است، بسته به عوامل ذکر شده بالا.