ЧПУ обработка изделий из легированной стали

Основные преимущества сплавной стали по сравнению с обычной углеродистой сталей: 1) Лучшие механические свойства — сочетание более высокой прочности, твердости и пластичности; 2) Высокая адаптивность к специальным условиям эксплуатации, включая коррозионную стойкость, жаростойкость и износостойкость; 3) Широкий диапазон регулировки свойств — изменением химического состава сплава и технологического процесса термической обработки можно получить разнообразные свойства; 4) Высокая весовая эффективность — высокая прочность позволяет проектировать тонкие и легкие конструкции; 5) Длиннее срок службы, особенно выраженный преимущество в суровых условиях. Эти преимущества позволяют сплавной стали удовлетворять требованиям высокотехнологичных применений, которые не могут быть реализованы обычной углеродистой сталей.

Основные технические сложности при ЧПУ-обработке сплавной стали: 1) Сильное упрочнение материала при обработке, особенно для аустенитной нержавеющей стали, что ускоряет износ инструментов; 2) Высокое усилие резания — на 30%-50% больше, чем для обычной углеродистой стали, поэтому требуются станки с более высокой жесткостью; 3) Плохая теплопроводность — температура в зоне резания быстро повышается, что приводит к перегреву и износу инструментов; 4) Сложность обработки некоторых высокотвердых сплавов (например, инструментальной стали после термической обработки), для которых нужны специальные инструменты; 5) Плохая резкостные свойства жаростойких сплавов — легко образуются нагарные на инструменте; 6) Сложность контроля качества обработанной поверхности — часто возникают дефекты обработки. Для решения этих проблем необходимо правильно выбрать материал инструментов, оптимизировать параметры резания и использовать специализированные системы охлаждения и смазки.

При выборе типа сплавной стали необходимо учитывать следующие факторы: 1) Условия эксплуатации: в коррозионных средах предпочтение отдается нержавеющей стали, в высокотемпературных — жаростойкой стали; 2) Требования к механическим свойствам: для высокопрочных конструкционных деталей выбирают конструкционную сплавную сталь, для износостойких деталей — износостойкую сплавную сталь; 3) Технологический процесс обработки: для сварных конструкций лучше использовать низкоуглеродистые сплавы, при необходимости резания учитывают легкосрезаемые сплавы; 4) Фактор стоимости: в рамках удовлетворения требуемых свойств предпочтение отдается более дешевым сплавам; 5) Последующая обработка: если нужна упрочнение термической обработкой, выбирают закаливаемые сплавы, если требуется сварка — низкоуглеродистые сплавы. Рекомендуется совместно с материалознателями и производителями обработки оценивать варианты и выбрать сплавную сталь с наилучшим соотношением цена-качество.

Влияние термической обработки на обработку сплавной стали: 1) Изменение твердости: после закалки твердость значительно увеличивается, что усложняет обработку — обычно применяется схема «рубленая обработка — термическая обработка — чистовая обработка»; 2) Изменение размеров: термическая обработка может вызвать деформацию детали, поэтому необходимо оставить достаточный запас на обработку; 3) Изменение резкостных свойств: отжиг улучшает резкостные свойства, а закалка их ухудшает; 4) Качество поверхности: в результате термической обработки может образоваться окисная пленка, которую нужно удалить; 5) Инструменты для обработки: после термической обработки требуются инструменты из более твердых материалов; 6) Параметры обработки: необходимо скорректировать скорость резания, подачу и глубину резания. Правильное планирование последовательности термической обработки и механической обработки критически важно для обеспечения качества продукции и снижения стоимости.

Варианты поверхностной обработки для деталей из сплавной стали: 1) Нержавеющая сталь: обычно используют электрополировку для улучшения блеска и коррозионной стойкости; 2) Конструкционная сплавная сталь: для повышения износостойкости можно применять хромирование и азотирование; 3) Инструментальная сталь: паровая обработка образует окисную пленку, улучшающую смазываемость; 4) Жаростойкие сплавы: покрытие из алюминида повышает жаростойкость и устойчивость к окислению; 5) Общие виды обработки: покраска и напыловая окраска для декорирования и защиты; 6) Специальная обработка: для авиационно-космических деталей используют специальные покрытия для повышения усталостной прочности. При выборе поверхностной обработки учитывают условия эксплуатации, требования к свойствам и стоимость — некоторые виды сплавной стали (например, высокохромистая нержавеющая сталь) можно использовать без дополнительной поверхностной обработки.

Факторы, определяющие стоимость обработки сплавной стали: 1) Стоимость материала: цены на разные виды сплавной стали сильно различаются — разница между обычной конструкционной сплавной сталей и высококачественными жаростойкими сплавами может составлять 10-50 раз; 2) Сложность обработки: сплавы с высокой твердостью и пластичностью имеют низкую производительность обработки, что увеличивает стоимость; 3) Требования к точности: высокоточные детали требуют больше операций обработки и контроля, что повышает стоимость; 4) Стоимость термической обработки: сложные технологические процессы термической обработки значительно увеличивают стоимость; 5) Объем выпуска: при мелкосерийном производстве единичная стоимость высокая, при крупносерийном — стоимость подготовки (setup) распределяется по большому количеству деталей; 6) Поверхностная обработка: специальные виды поверхностной обработки (например, покрытия, хромирование) увеличивают стоимость. В целом, стоимость обработки деталей из сплавной стали составляет 2-10 раз больше, чем из обычной углеродистой стали, в зависимости от вышеперечисленных факторов.