一,Kvaliteta čelika visoke -čvrstoće i problemi koji se javljaju pri radu s njim
Čelik visoke čvrstoće obično je legirani čelik s vlačnom čvrstoćom većom od 1200MPa. Može se podijeliti u dvije skupine: nisko-legirani čelik (poput 40Cr, 30CrMnSi) i čelik ultra visoke čvrstoće (poput 300M, 45CrNiMoVA). Njegovi glavni dijelovi su:
Visoka tvrdoća i žilavost: nakon kaljenja ili kaljenja, tvrdoća može doseći HRC30-50, vlačna čvrstoća doseže 1500MPa, a žilavost ostaje dobra. To znači da ga je vrlo teško rezati, a sila rezanja je 1,2-1,5 puta veća od one običnog čelika.
Niska toplinska vodljivost: toplinska vodljivost je samo 1/3 do 1/4 one srednje ugljičnog čelika. Toplina rezanja je uglavnom na području vrha alata, što može brzo istrošiti alat.
Sklonost ka stvrdnjavanju: Stvrdnuti sloj se stvara na površinskom sloju tijekom rezanja. Ovaj sloj je 50% do 100% tvrđi od temeljnog materijala, što čini rezanje još težim.
Strugotine koje je teško lomiti: Visoka plastičnost čini da strugotine formiraju kontinuirane trake koje se lako mogu zaglaviti u alatu i radnom komadu, što obradu čini manje stabilnom.
Ove osobine uzrokuju probleme uključujući lomljenje alata, brzo trošenje i lošu kvalitetu površine pri obradi tradicionalnim metodama. Osnovno je pitanje može li CNC obrada prevladati te izazove.
2, Ispitivanje koliko dobro CNC obradna tehnologija funkcionira s čelikom visoke-čvrstoće
Obrada s numeričkim upravljanjem pomaže u proizvodnji čelika visoke-čvrstoće dopuštajući vam da kontrolirate kretanje s visokom preciznošću, automatski mijenjate alate i povezujete mnoge osi. Možete vidjeti koliko je prilagodljiv na sljedeće načine:
1. Stroga pravila za alatne strojeve
Obrada čelika visoke{0}}čvrstoće zahtijeva alatne strojeve opremljene vretenima visoke-krutoće i sustavima vodilica koji mogu izdržati značajne sile rezanja. CNC alatni strojevi s peto{3}}povezom, na primjer, mogu smanjiti vibracije tijekom složene površinske obrade i učiniti obradu stabilnijom poboljšanjem strukturnog dizajna i algoritama za kontrolu kretanja. Obradni centar s pet-osi koji se koristi u zrakoplovstvu ima funkciju rezanja konstantnom linearnom brzinom koja održava brzinu rezanja istom prilikom glodanja stožastih i sfernih površina. Ovo sprječava preopterećenje alata kada se brzina mijenja.
2. Poboljšanje materijala i oblika alata
Budući da je čelik visoke{0}}čvrstoće tako jak, alatni materijali moraju pronaći pravu ravnotežu tvrdoće, žilavosti i toplinske stabilnosti:
Alati za rezanje od tvrde legure dobri su za oštru obradu. Postaju bolji dodavanjem karbida poput TiC i TaC. Na primjer, dok radite s alatima za rezanje od austenitnog nehrđajućeg čelika 2169 i YH1 razreda tvrde legure, možete dobiti površinsku hrapavost od Ra0,8-1,6 μm primjenom prednjeg kuta od 22 stupnja i stražnjeg kuta od 10 stupnjeva, zajedno sa hlađenjem reznog ulja obogaćenog sumporom.
Obloženi alati za rezanje: TiAlN premaz može učiniti površinu alata za rezanje tvrđom od 3500HV i smanjiti vjerojatnost trošenja u obliku polumjeseca. Testovi su pokazali da alati s premazima traju tri puta dulje od alata bez premaza pri radu s čelikom 300M.
Rezni alat od kubičnog bor nitrida (CBN) dobar je za preciznu obradu i može izdržati temperature do 3000 HV. Može dobiti površinsku hrapavost od Ra0,4 μm ili manje pri rezanju pri 50 m/min i dodavanju pri 0,1 mm/s.
Geometrijski parametri alata za rezanje: kratki nagibni kut (0 stupnjeva -5 stupnjeva), veliki nagibni kut (10 stupnjeva -15 stupnjeva) i dizajn zakrivljenog ruba koji može proširiti snagu rezanja i smanjiti mogućnost lomljenja ruba. Na primjer, radijus vrha alata od r veći ili jednak 0,8 mm može uvelike produžiti vijek trajanja alata dok radite s čelikom 300M.
3. Postavke za rezanje i način hlađenja
Brzina rezanja: Za grubu obradu, brzina se održava niskom (15–50 m/min) kako bi se smanjio toplinski stres. Za preciznu obradu, brzina se podiže na 80–120 m/min kako bi se iskoristio učinak toplinskog omekšavanja. Ispitivanje grube strojne obrade čelika 300M otkriva da je sila rezanja skromna, a kvaliteta površine dobra kada je brzina rezanja 150 m/min, brzina posmaka 0,2 mm/s, a dubina rezanja 1 mm.
Kako hladiti: Sredstvo za hlađenje visokog{0}}tlaka (tlak veći ili jednak 7MPa) može ući u područje rezanja i sniziti temperaturu za više od 40%. Za materijale za čipove koje je teško lomiti, tehnologije pulsnog hlađenja mogu pomoći da čipovi pucaju.
Odabir prave tekućine za rezanje: emulzija za ekstremni tlak, koja ima dodatke sumpora i klora za ekstremne tlakove, može osigurati kemijski adsorpcijski premaz koji sprječava da alat dođe u izravan kontakt s izratkom. Na primjer, korištenje aktivnog rashladnog sredstva s CCL4 pri radu s metalima na visokim-temperaturama može učiniti da alat traje 50% dulje.
3, Uobičajena upotreba CNC obrade za-čelik visoke čvrstoće
1. Izrada dijelova za zrakoplovne otkovke
Za zrakoplovstvo,-čelični otkivci visoke čvrstoće, poput stražnjeg okvira spremnika za gorivo, imaju komplicirane oblike i jake materijale. Tradicionalna obrada je spora i zahtijeva puno stezanja. Korištenjem obrnutog modeliranja optičkog skeniranja, uspjeli smo precizno pozicionirati prazan dodatak nakon prelaska na CNC tehnologiju obrade s pet-osa. U kombinaciji s testovima rezanja kako bi se pronašle najbolje postavke (takva brzina rezanja od 60 m/min i brzina napredovanja od 0,05 mm/r), vrijeme potrebno za obradu jednog komada smanjeno je za 40%, a hrapavost površine dosegla je Ra0,8 μm.
2. Rad na osovinama mjenjača automobila
Čelik 40Cr koji se koristi za osovine mjenjača automobila mora biti vrlo otporan na zamor. Korištenjem presvučenih reznih alata od tvrde legure s prednjim kutom od 5 stupnjeva i stražnjim kutom od 12 stupnjeva u CNC tokarenju, uz rezanje konstantnom linearnom brzinom (površinska brzina od 120 m/min), alat traje više od 2 sata tijekom serijske obrade, a stopa kvalifikacije proizvoda ide do 99,5%.
