Obróbka CNC produktów ze stali stopowej

Główne zalety stali stopowej w porównaniu do zwykłej stali węglowej: 1) Lepsze właściwości mechaniczne, z lepszą kombinacją wytrzymałości, twardości i udarności; 2) Wysoka adaptowalność do specjalnych środowisk, w tym odporność na korozję, wytrzymałość na wysoką temperaturę i odporność na zużycie; 3) Szeroki zakres regulacji właściwości — poprzez zmianę składu stopu i procesu obróbki termicznej można uzyskać różnorodne właściwości; 4) Wyższa efektywność wagowa — wysoka wytrzymałość umożliwia projektowanie cieńszych i lżejszych struktur; 5) Dłuższy czas użytkowania, zwłaszcza wyraźna zaleta w trudnych warunkach. Te zalety pozwalają stali stopowej spełniać potrzeby wysokiej jakości aplikacji, które zwykła stal węglowa nie może zapewnić.

Główne wyzwania techniczne w obróbce CNC stali stopowej: 1) Silne hartowanie podczas obróbki, zwłaszcza w przypadku stali nierdzewnej austenitycznej, co przyspiesza zużycie narzędzi; 2) Duża siła cięcia — o 30%-50% wyższa niż w przypadku zwykłej stali węglowej, co wymaga maszyn o wyższej sztywności; 3) Słaba przewodność termiczna — temperatura w strefie cięcia jest wysoka, co łatwo prowadzi do przegrzania i zużycia narzędzi; 4) Trudności w obróbce niektórych stali stopowych o wysokiej twardości (np. stali narzędziowej po obróbce termicznej), które wymagają specjalnych narzędzi; 5) Słaba zdolność do cięcia stali stopowych wytrzymałościowych na wysoką temperaturę — łatwo tworzą się nagary (brzaki); 6) Trudności w kontrolowaniu jakości powierzchni obrobionej — łatwo pojawiają się defekty obróbki. Aby rozwiązać te wyzwania, należy odpowiednio wybrać materiał narzędzi, zoptymalizować parametry cięcia i użyć specjalistycznych systemów chłodzenia i smarowania.

Podczas wyboru typu stali stopowej należy wziąć pod uwagę następujące czynniki: 1) Środowisko użytkowe: w środowiskach korozyjnych优先选择 stali nierdzewnej, w środowiskach o wysokiej temperaturze — stali wytrzymałościowej na wysoką temperaturę; 2) Wymagania co do właściwości mechanicznych: dla elementów konstrukcyjnych o wysokiej wytrzymałości wybierz stali konstrukcyjne stopowe, dla elementów odpornych na zużycie — stali stopowe odporne na zużycie; 3) Proces obróbki: dla konstrukcji spawanych优先选择 stali stopowych o niskiej zawartości węgla, przy potrzebie obróbki cięcia rozważ stali łatwo obrabialne; 4) Czynnik kosztów: w ramach spełnienia wymaganych właściwości,优先选择 stali o niższych kosztach; 5) Obróbka późniejsza: jeśli potrzebna jest wzmocnienie przez obróbkę termiczną, wybierz stali hartowalne, jeśli potrzebna jest spawka — stali stopowe o niskiej zawartości węgla. Najlepiej ocenić wspólnie z inżynierami materiałowymi i producentami obróbki, aby wybrać materiał stali stopowej o najlepszym stosunku jakości do ceny.

Wpływ obróbki termicznej stali stopowej na jej obróbkę: 1) Zmiana twardości: po hartowaniu twardość zwiększa się znacząco, co zwiększa trudności obróbki — zazwyczaj stosuje się sekwencję „obróbka gruba — obróbka termiczna — obróbka precyzyjna”; 2) Zmiana wymiarów: obróbka termiczna może spowodować deformację elementu, dlatego należy zarezerwować wystarczającą zapasową warstwę do obróbki; 3) Zmiana zdolności do obróbki: wyżarzanie poprawia zdolność do obróbki, podczas gdy hartowanie ją zmniejsza; 4) Jakość powierzchni: obróbka termiczna może utworzyć warstwę tlenkową, którą należy usunąć; 5) Narzędzia do obróbki: po obróbce termicznej należy użyć materiałów narzędziowych o wyższej twardości; 6) Parametry obróbki: należy dostosować prędkość cięcia, natężenie posuwu i głębokość cięcia. Prawidłowe ułożenie kolejności obróbki termicznej i obróbki mechanicznej jest kluczowe dla zapewnienia jakości produktu i redukcji kosztów.

Opcje obróbki powierzchni elementów z stali stopowej: 1) Stal nierdzewna: zazwyczaj używa się polerowania elektrolitycznego do poprawy połysku i odporności na korozję; 2) Stal konstrukcyjna stopowa: do poprawy odporności na zużycie można użyć chromowania i nitrowania; 3) Stal narzędziowa: obróbka parowa tworzy warstwę tlenkową, poprawiającą właściwości smarowania; 4) Stali stopowe wytrzymałościowe na wysoką temperaturę: powłoka z aluminitu poprawia odporność na utlenianie w wysokich temperaturach; 5) Obróbka ogólna: malowanie i proszkowe malowanie do dekoracji i ochrony; 6) Obróbka specjalna: w przypadku elementów lotniczych i kosmicznych można użyć specjalnych powłok do poprawy wytrzymałości na zmęczenie. Przy wyborze obróbki powierzchni należy wziąć pod uwagę środowisko użytkowania, wymagania co do właściwości i czynnik kosztów — niektóre stali stopowe (np. stal nierdzewna o wysokiej zawartości chromu) można również użyć bezpośrednio bez obróbki powierzchni.

Główne czynniki określające koszt obróbki stali stopowej: 1) Koszt materiału: ceny różnych typów stali stopowej różnią się znacznie — różnica między zwykłą stalą konstrukcyjną stopową a wysokiej jakości stalą stopową wytrzymałościową na wysoką temperaturę może wynosić 10-50 razy; 2) Trudności obróbki: stali stopowe o wysokiej twardości i udarności mają niższą efektywność obróbki, co zwiększa koszt; 3) Wymagania co do precyzji: elementy o wysokiej precyzji wymagają więcej etapów obróbki i kontroli, co zwiększa koszt; 4) Koszt obróbki termicznej: złożone procesy obróbki termicznej znacznie zwiększają koszt; 5) Rozmiar partii: koszt jednostkowy produkcji małych partii jest wysoki, podczas gdy w przypadku dużych partii można rozłożyć koszt ustawienia (setup); 6) Obróbka powierzchni: specjalistyczne obróbki powierzchni (np. powłoki, chromowanie) zwiększają koszt. Ogólnie rzecz biorąc, koszt obróbki elementów z stali stopowej wynosi 2-10 razy więcej niż koszt obróbki zwykłej stali węglowej, w zależności od wyżej wymienionych czynników.