Производственные процессы достаточно сложны, и выбор метода производства напрямую связан с ними.
Узнать больше →Нержавеющая сталь — один из наиболее широко используемых конструкционных сплавов, ценимый за коррозионную стойкость, прочность и долговечность. Однако именно эти свойства делают её одним из наиболее сложных материалов для резки, сверления или фрезерования на станках с ЧПУ.
Три фактора обуславливают наибольшие трудности при обработке нержавеющей стали:
Понимание этих свойств материала лежит в основе каждого решения, касающегося инструментов, параметров и охлаждающей жидкости, описанного ниже. Более подробно о том, как эти факторы влияют на наиболее распространенный аустенитный сплав, см. в нашем руководстве по... насколько на самом деле обрабатываема нержавеющая сталь марки 304..
«Нержавеющая сталь» — это не один материал. Это семейство железо-хромовых сплавов (минимум 10.5% Cr), разделённых на отдельные микроструктурные группы. Каждое семейство обрабатывается по-разному, и выбор правильной марки для конкретной задачи позволяет избежать множества проблем в цехе.
В коммерческом применении преобладают марки стали, такие как 304 и 316. Они немагнитны, обладают высокой коррозионной стойкостью и чрезвычайно пластичны, но при этом агрессивно упрочняются при обработке. Термообработка делает их невозможными для упрочнения, поэтому то, что вы получаете на прокатном стане, — это то, что вы обрабатываете.
Марки стали, такие как 430 и 409, содержат больше хрома и практически не содержат никеля. Они магнитны, менее пластичны, чем аустенитные марки, и более устойчивы к коррозионному растрескиванию под напряжением. Обрабатываемость умеренная — в большинстве операций легче, чем у стали марки 304, хотя их склонность к образованию коротких абразивных стружек увеличивает износ боковой поверхности пластин.
К распространенным областям применения относятся автомобильные выхлопные системы, отделка бытовой техники и промышленные воздуховоды, где стоимость важнее, чем максимальная коррозионная стойкость.
Марки стали 410, 420 и 440C могут подвергаться термообработке до высокой твердости, что делает их пригодными для изготовления столовых приборов, хирургических инструментов, компонентов клапанов и лопаток турбин. Они содержат 11–17% хрома и достаточное количество углерода для образования мартенсита.
Механическую обработку лучше всего проводить в отожженном состоянии перед термообработкой. В закаленном состоянии (часто 40–60 HRC) для этих марок стали требуются керамические или кубические нитриды бора и значительно сниженная скорость резания. Коррозионная стойкость умеренная по сравнению с аустенитными марками.
17-4 PH (также обозначаемый как 630) — наиболее распространенный сорт в этом семействе. Он сочетает в себе коррозионную стойкость аустенитной нержавеющей стали с высокой прочностью мартенситных марок, достигаемой за счет термической обработки старением, а не закалки.
Сталь марки 17-4 PH неплохо работает в состоянии А (после обработки раствором), но значительно затвердевает после старения до значений H900 или H1025. В аэрокосмической, медицинской и нефтегазовой отраслях часто используется именно эта марка стали, поскольку она обеспечивает прочность на растяжение выше 190 ksi и хорошую коррозионную стойкость.
Дуплексные марки, такие как 2205 и супердуплексная 2507, содержат примерно равные доли аустенита и феррита в своей микроструктуре, что обеспечивает примерно вдвое больший предел текучести по сравнению с марками 304 или 316, а также превосходную устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением и точечной коррозии.
В механической обработке приходится идти на компромисс: возрастают силы резания, увеличивается нагрузка на шпиндель и ускоряется износ инструмента. Необходимы твердосплавные материалы, предназначенные для прерывистого резания и жесткой установки. Дуплексная нержавеющая сталь широко используется в морской нефтегазовой промышленности, химической промышленности, на опреснительных установках и в морских конструкционных элементах.
| Класс семьи | Общие оценки | Относительная обрабатываемость | Ключевая задача |
|---|---|---|---|
| аустенитная сталь, легко поддающаяся механической обработке | 303 | Лучший среди СС | Пониженная коррозионная стойкость |
| аустенитный | 304, 316 | Умеренно-сложный | Сильная закалка |
| Ферритный | 430, 409 | Средняя | Образование абразивной стружки |
| Мартенситная (отожженная) | 410, 420, 440С | Средняя | Твёрдость после термообработки |
| PH (Состояние А) | 17-4 ПН, 15-5 ПН | Средняя | Резкое повышение твердости после старения |
| Дуплекс | 2205, 2507 | Трудный | Высокие силы резания, быстрый износ |
Правильный выбор марки стали перед составлением сметы позволяет избежать дорогостоящих переделок. Если это позволяет ваше применение, указание легкообрабатываемого варианта, такого как 303, или выбор марки 304 вместо дуплексной может существенно сократить время цикла и затраты на оснастку. Для получения помощи в выборе оптимальной марки нержавеющей стали для вашего проекта, наши специалисты помогут вам. Услуги по обработке нержавеющей стали на станках с ЧПУ Наша команда может проконсультировать вас по вариантам материалов в процессе составления сметы.
Выбор инструмента оказывает большее влияние на результаты обработки нержавеющей стали, чем практически любой другой фактор. Неправильная геометрия или покрытие пластины превращают выполнимую работу в цикл поломок инструментов и бракованных деталей.
Положительные углы заточки (обычно от 5° до 15°) снижают силы резания и тепловыделение. Это важно, поскольку меньшие силы означают меньшее упрочнение обрабатываемой поверхности. При фрезеровании концевые фрезы с изменяемой спиралью уменьшают вибрацию, нарушая гармонические колебательные паттерны.
Острая кромка имеет решающее значение — заточенные или закругленные кромки, предназначенные для чугуна или высокотемпературных сплавов, вызывают трение о нержавеющую сталь, что приводит к быстрому упрочнению при обработке. Инструмент следует заменить или перенастроить до того, как кромка износится до такой степени, что будет только тереть, а не резать.
Правильная настройка скорости и подачи — важнейший фактор в производительной обработке нержавеющей стали. Параметры, которые хорошо работают на низкоуглеродистой стали, приведут к износу инструмента и получению некачественной поверхности на нержавеющей стали.
| Эксплуатация | Материал инструмента | Скорость поверхности (SFM) | Подача на зуб / оборот |
|---|---|---|---|
| Фрезерование (304/316) | Покрытый карбид | 200-400 | 0.003–0.005 дюйма/зуб |
| Фрезерование (304/316) | HSS | 60-100 | 0.002–0.004 дюйма/зуб |
| Токарная обработка (304/316) | Покрытый карбид | 300-500 | 0.004–0.012 дюйм/об |
| Бурение (304/316) | Покрытый карбид | 150-250 | 0.002–0.006 дюйм/об |
| Фрезерование (дуплексное) | Покрытый карбид | 120-200 | 0.003–0.005 дюйма/зуб |
Это лишь отправные точки. Оптимальные значения зависят от глубины резания, радиального зацепления, диаметра инструмента, жесткости станка и подачи охлаждающей жидкости. Подробные таблицы параметров по маркам стали см. в нашей специальной статье. скорости и подачи фрезерования нержавеющей стали.
Неглубокая обработка нержавеющей стали контрпродуктивна. Небольшая глубина резания удерживает инструмент в упрочненном слое, оставшемся после предыдущего прохода, ускоряя износ и дополнительно упрочняя поверхность. Вместо этого следует выполнять максимально глубокий рез, который позволяет установка — обычно 0.040–0.120 дюйма для черновой обработки — чтобы инструмент прорезал под упрочненным слоем более мягкий основной материал.
Для чистовой обработки минимальная глубина 0.010–0.020 дюйма предотвращает трение. Если конструкция детали требует удаления всего нескольких тысячных долей миллиметра, используйте острую керметную пластину на более высокой скорости для чистого срезания материала.
Упрочнение при обработке является наиболее распространенной причиной преждевременного выхода из строя инструмента и проблем с размерами деталей из нержавеющей стали. Следующие методы помогают этого избежать:
Поскольку нержавеющая сталь удерживает тепло в зоне резания, использование охлаждающей жидкости не является необязательным — оно необходимо для срока службы инструмента, качества поверхности и точности размеров.
Для фрезерования и токарной обработки нержавеющей стали на станках с ЧПУ наиболее распространенным выбором являются водорастворимые охлаждающие жидкости с концентрацией 6–10%. Приоритет отдается объему: достаточному потоку, чтобы зона резания оставалась погруженной и стружка удалялась от инструмента. Недостаток охлаждающей жидкости во время резания хуже, чем ее полное отсутствие, поскольку прерывистое охлаждение вызывает термические циклы, которые приводят к растрескиванию твердосплавных пластин.
Подача охлаждающей жидкости через шпиндель или инструмент под давлением 300–1,000 фунтов на квадратный дюйм значительно улучшает измельчение стружки и отвод тепла при обработке аустенитной нержавеющей стали. Технология HPC особенно ценна для операций глубокого сверления и нарезания канавок, где обычная подача жидкости не может достичь зоны резания. Многие современные станки с ЧПУ поддерживают технологию HPC в стандартной комплектации.
Системы MQL подают мелкодисперсный масляный туман непосредственно на режущую кромку. Они хорошо подходят для легких фрезерных и сверлильных работ, особенно на легкообрабатываемых марках стали, таких как 303. Для тяжелой черновой обработки стали марок 304 или 316 одной лишь системы MQL обычно недостаточно для отвода достаточного количества тепла — в этом случае лучше использовать систему обильного охлаждения.
Чистые смазочно-охлаждающие жидкости (неразбавленные) обеспечивают превосходную смазку и предпочтительны для нарезания резьбы, развертывания и других операций с низкой скоростью и высоким усилием на нержавеющей стали. Они снижают трение в зоне контакта инструмента и заготовки и улучшают качество резьбы. Недавние исследования показали, что некоторые смазочно-охлаждающие жидкости на растительной основе могут снизить шероховатость поверхности более чем на 50% по сравнению с обычными растворимыми маслами на нержавеющей стали, обеспечивая как повышение производительности, так и экологические преимущества.
Эстетические и функциональные требования к нержавеющей стали часто диктуют необходимость получения определенной обработки поверхности. Достигнутая чистота поверхности зависит от инструмента, параметров и последующей обработки.
При правильном подборе инструментов и параметров обработка на станках с ЧПУ позволяет достичь шероховатости поверхности Ra 0.4–1.6 мкм (16–63 мкм) непосредственно после завершения обработки. Чистовая обработка с использованием керметных или полированных твердосплавных пластин на более высоких скоростях и с меньшей подачей приближает шероховатость поверхности к Ra 0.4 мкм.
Наши услуги обработки нержавеющей стали с ЧПУ В стандартную комплектацию входят пассивация, электрополировка и пескоструйная обработка с допусками до ±0.002 мм.
При обработке нержавеющих сплавов каждая операция механической обработки имеет свои особенности.
Фрезерование — наиболее распространенная операция для деталей из нержавеющей стали. Попутное фрезерование значительно предпочтительнее обычного, поскольку стружка истончается на выходе, направляя тепло в стружку, а не в деталь. Фрезы с переменной спиралью и неравным шагом уменьшают вибрацию. Трохоидальные или адаптивные траектории движения инструмента поддерживают постоянную нагрузку на стружку и предотвращают резкие изменения зацепления, вызывающие упрочнение материала.
При токарной обработке используйте пластины с геометрией стружколома, разработанной для нержавеющей стали. Пластины-зачистки улучшают качество поверхности без необходимости отдельной чистовой обработки. Закругление режущей кромки должно соответствовать глубине резания — слишком большой радиус увеличивает давление резания и способствует вибрации при обработке тонких деталей.
Сверление нержавеющей стали – это область, где упрочнение материала создает наибольшие проблемы. Центр спирального сверла движется с почти нулевой скоростью поверхности, выделяя тепло и упрочняя дно отверстия. Решением являются твердосплавные сверла с подачей охлаждающей жидкости и контролируемой скоростью подачи. При сверлении нержавеющей стали следует минимизировать прерывистое сверление – каждый отвод позволяет дну отверстия остыть и упрочниться, что затрудняет повторное зацепление.
Для нарезания резьбы в нержавеющей стали требуются высококачественные метчики с поверхностной обработкой (TiN или TiCN) и обильной смазкой — предпочтительно чистым смазочно-охлаждающим маслом. Метчики с профилированными канавками (без канавок) хорошо подходят для высокопрочных аустенитных марок стали, поскольку они перемещают материал, а не режут его, предотвращая образование стружки в отверстии. Для резьбы большего диаметра или более твердых марок стали фрезерование обеспечивает лучший контроль и позволяет использовать один инструмент для нарезания резьбы нескольких размеров.
Детали из нержавеющей стали, изготовленные методом механической обработки, используются практически во всех отраслях промышленности. Выбор марки зависит от условий эксплуатации и требований к эксплуатационным характеристикам.
Независимо от того, являетесь ли вы прототипом или серийным производителем, наши детали вам подойдут. бригада по обработке нержавеющей стали на станках с ЧПУ Подходит для работы с более чем 14 марками нержавеющей стали, чтобы удовлетворить ваши потребности.
Эти проверенные в цеху методы позволяют добиться ощутимых результатов при обработке нержавеющей стали:
Да. Нержавеющая сталь — один из наиболее часто обрабатываемых на станках с ЧПУ материалов в операциях фрезерования, токарной обработки и сверления. Она требует более тщательного выбора параметров и более совершенного инструмента, чем низкоуглеродистая сталь, но современные станки с ЧПУ и твердосплавный инструмент эффективно справляются со всеми марками нержавеющей стали. Обрабатываемые марки, такие как 303, режутся почти так же легко, как и среднеуглеродистая сталь.
Марка 303 легче всего поддается механической обработке. Она содержит добавки серы, которые улучшают стружколомание и снижают усилия резания. Среди марок, не подлежащих свободнообрабатывающей обработке, ферритная 430, как правило, легче обрабатывается, чем аустенитные 304 или 316, поскольку она упрочняется при деформации менее интенсивно.
Наиболее распространенная причина — слишком низкая скорость вращения, которая приводит к трению, а не к чистому срезу. Это упрочняет поверхность и ускоряет абразивный износ. К другим факторам относятся недостаточное охлаждение, изношенные пластины, находящиеся в эксплуатации слишком долго, и малая глубина резания, из-за которой инструмент остается в упрочненном слое.
Незначительно. Содержание молибдена в стали 316 повышает прочность, увеличивая усилие резания примерно на 10–15% по сравнению со сталью 304. Для обеих марок стали используются одни и те же инструменты и стратегии, но сталь 316 выигрывает от небольшого снижения скорости резания.
При использовании твердосплавных инструментов с покрытием начните с 200–400 SFM для фрезерования и 300–500 SFM для токарной обработки. При использовании инструментов из быстрорежущей стали уменьшите скорость до 60–100 SFM. Это начальные значения — корректируйте их в зависимости от характера износа инструмента и качества обработки поверхности. Для получения более подробной информации см. наш Направляющая для скоростей и подач из нержавеющей стали.
В большинстве случаев — да. Обильное охлаждение или подача охлаждающей жидкости под высоким давлением через инструмент значительно продлевают срок службы инструмента и улучшают качество поверхности. Исключением являются некоторые сценарии легкого фрезерования или прерывистой резки, где работа всухую с соответствующими твердосплавными пластинами с покрытием позволяет избежать термического шока от периодического контакта с охлаждающей жидкостью.
Это возможно, но для обработки закаленной мартенситной нержавеющей стали (40–60 HRC) требуются керамические или кубические нитриды бора при значительно меньших скоростях. По возможности, черновую обработку следует проводить в отожженном состоянии, термообработку, а затем чистовую обработку или шлифовку до окончательных размеров.
Обработка на станках с ЧПУ обеспечивает шероховатость поверхности Ra 0.4–1.6 мкм. Последующая обработка электрополировкой позволяет достичь шероховатости Ra 0.1 мкм или лучше. Пассивация улучшает коррозионную стойкость без изменения текстуры поверхности. Для получения информации о конкретных требованиях к качеству обработки, ознакомьтесь с нашими рекомендациями. возможности обработки нержавеющей стали.
Компания HPL Machining предлагает высокоточную обработку нержавеющей стали на станках с ЧПУ с жесткими допусками, быстрой обработкой заказов и конкурентоспособными ценами. От прототипов до серийного производства.
Ознакомьтесь с нашими услугами по обработке нержавеющей стали на станках с ЧПУ. | Запросить бесплатную рассылку
Компания Kunshan Hopeful Metal Products Co., Ltd., расположенная недалеко от Шанхая, является экспертом в области прецизионных металлических деталей с высококачественной техникой из США и Тайваня. Мы предоставляем услуги от разработки до отгрузки, быстрые поставки (некоторые образцы могут быть готовы в течение семи дней) и полную проверку продукции. Наличие команды профессионалов и способность работать с небольшими объемами заказов помогает нам гарантировать надежное и высококачественное решение для наших клиентов.
Производственные процессы достаточно сложны, и выбор метода производства напрямую связан с ними.
Узнать больше →Существует два основных метода изготовления пластиковых прототипов, которые большинство людей считают наиболее удобными.
Узнать больше →Для человека, занимающегося проектированием и производством пластиковых компонентов или интересующегося ими, это
Узнать больше →Что нам нужно?