CNC обробка виробів з легованої сталі

Ключові переваги легованої сталі порівняно зі звичайною вуглецевою сталлю: 1) Кращі механічні властивості, має вищу комбінацію міцності, твердості та ударної в'язкості; 2) Краща адаптованість до спеціальних умов навколишнього середовища, включаючи корозійну стійкість, жаростійкість, зносостійкість тощо; 3) Широкий діапазон регулювання властивостей, різноманітні властивості можна отримати шляхом зміни складу сплаву та технології термічної обробки; 4) Вища ефективність ваги, висока міцність дозволяє проектувати більш легкі та тонкі конструкції; 5) Довший термін служби, особливо очевидна перевага у суворих умовах навколишнього середовища. Ці переваги дозволяють легованій сталі задовольняти потреби висококласних додатків, які звичайна вуглецева сталь не може виконати.

Основні технічні труднощі CNC обробки легованої сталі: 1) Сильне наклепування при обробці, особливо аустенітної нержавіючої сталі, що призводить до прискореного зношування інструменту; 2) Великі сили різання, на 30%-50% вищі, ніж у звичайної вуглецевої сталі, що вимагає верстатів з вищою жорсткістю; 3) Погана теплопровідність, висока температура в зоні різання, що легко призводить до перегріву та зношування інструменту; 4) Велика складність обробки деяких високотвердих сплавів (наприклад, інструментальної сталі після термічної обробки), вимагає спеціальних інструментів; 5) Погані властивості різання жароміцних сплавів, легко утворюється налипання; 6) Важко контролювати якість обробленої поверхні, легко виникають дефекти обробки. Для вирішення цих труднощів потрібно обґрунтовано вибирати матеріал інструменту, оптимізувати параметри різання та використовувати спеціальні системи охолодження та змащення.

Вибір типу легованої сталі потребує врахування: 1) Робоче середовище: для корозійного середовища пріоритетно вибирати нержавіючу сталь, для високотемпературного середовища вибирати жаростійку сталь; 2) Вимоги до механічних властивостей: для високоміцних конструкційних елементів вибирати конструкційну леговану сталь, для зносостійких компонентів вибирати зносостійку леговану сталь; 3) Технологія обробки: для зварних конструкцій пріоритетно вибирати низьковуглецеві сплави, для обробки різанням враховувати легкоріжучі сплави; 4) Фактор вартості: за умови відповідності властивостям, пріоритетно вибирати сплави з нижчою собівартістю; 5) Подальша обробка: для потреб зміцнення термічною обробкою вибирати сплави, що піддаються гартуванню, для потреб зварювання вибирати низьковуглецеві сплави. Найкраще спільно оцінити з інженером-матеріалознавцем та виробником, щоб вибрати матеріал сплаву з найкращим співвідношенням ціни та якості.

Вплив термічної обробки легованої сталі на обробку: 1) Зміна твердості: після гартування твердість значно підвищується, складність обробки збільшується, зазвичай використовується процес "чорнова обробка - термічна обробка - чистова обробка"; 2) Зміна розмірів: термічна обробка може призвести до деформації деталі, необхідно залишати достатній припуск на обробку; 3) Зміна оброблюваності: відпал може покращити оброблюваність, гартування знижує оброблюваність; 4) Якість поверхні: термічна обробка може утворити оксидний шар, який потрібно видалити; 5) Інструмент для обробки: після термічної обробки потрібно використовувати більш тверді матеріали інструменту; 6) Параметри обробки: необхідно налаштувати швидкість різання, подачу та глибину різання. Правильне планування послідовності термічної обробки та обробки має вирішальне значення для забезпечення якості продукту та зниження собівартості.

Варіанти обробки поверхні деталей з легованої сталі: 1) Нержавіюча сталь: зазвичай використовується електрополірування для підвищення гладкості та корозійної стійкості; 2) Конструкційна легована сталь: може застосовуватися хромування, азотування для підвищення зносостійкості; 3) Інструментальна сталь: парове оброблення для утворення оксидного шару, покращення мастильних властивостей; 4) Жароміцні сплави: алюмінідувальні покриття для підвищення жаростійкості; 5) Загальна обробка: фарбування, напилення пластмаси використовуються для декорування та захисту; 6) Спеціальна обробка: для аерокосмічних компонентів можуть застосовуватися спеціальні покриття для підвищення міцності на втому. Вибір обробки поверхні повинен враховувати умови експлуатації, вимоги до продуктивності та фактори вартості, деякі леговані сталі (наприклад, високохромиста нержавіюча сталь) також можуть використовуватися безпосередньо без обробки поверхні.

Фактори, що визначають собівартість обробки легованої сталі: 1) Вартість матеріалу: ціни на різні леговані сталі сильно відрізняються, від звичайної конструкційної легованої сталі до висококласних жароміцних сплавів можуть відрізнятися в 10-50 разів; 2) Складність обробки: обробка високотвердих, високов'язких сплавів має низьку ефективність, собівартість вища; 3) Вимоги до точності: високоточні деталі вимагають більше операцій обробки та контролю, що збільшує собівартість; 4) Вартість термічної обробки: складна технологія термічної обробки значно збільшить собівартість; 5) Обсяг партії: дрібносерійне виробництво має більшу собівартість одиниці продукції, великосерійне виробництво дозволяє розподілити витрати на налагодження; 6) Обробка поверхні: спеціальна обробка поверхні (наприклад, покриття, напилення) збільшить собівартість. Загалом, собівартість обробки деталей з легованої сталі в 2-10 разів вища, ніж у звичайної вуглецевої сталі, що конкретно залежить від вищезазначених факторів.