Oceľ sa dodáva v mnohých formách: rôzne geometrické tvary kovových dosiek, dosiek, tyčí a lúčov, potrubí a samozrejme pevných surovín používaných pri obrábaní ocele CNC. Oceľ sa používa v toľkých aplikáciách a toľko odvetví, takže má zmysel mať mnoho rôznych druhov ocele. Aký je však rozdiel medzi nehrdzavejúcou oceľou a nízkou uhlíkovou oceľou? ZADARMO OPRADENIE A NÁHODNÁ OCEL? V tomto článku sa dozviete viac o mnohých druhoch spracovanej ocele a o tom, ako úspešne CNC procesné typy ocele.
Čo je oceľ?
Ocel je široký pojem pre zliatiny železa a uhlíka. Obsah uhlíka (0,05%-2% hmotnosti) a pridanie ďalších prvkov určujú špecifickú zliatinu ocele a jej materiálové vlastnosti. Medzi ďalšie zliatinové prvky patrí mangán, kremík, fosfor, síra a kyslík. Uhlík zvyšuje tvrdosť ocele súčasne, môžu sa pridať ďalšie prvky na zlepšenie odolnosti proti korózii alebo spracovateľnosti. Obsah mangánu je zvyčajne vyšší (najmenej 0,30% až 1,5%), aby sa znížila krehkosť ocele a zvýšila svoju pevnosť.
Sila a tvrdosť ocele je jednou z jej najobľúbenejších charakteristík. Je to tak, že oceľ je vhodná pre výstavné a prepravné aplikácie, pretože tento materiál sa môže používať po dlhú dobu pri ťažkých a opakovaných zaťaženiach. Niektoré oceľové zliatiny, konkrétne odrody z nehrdzavejúcej ocele, sú odolné voči korózii, vďaka čomu sú najlepšou voľbou pre diely, ktoré pracujú v extrémnom prostredí.
Táto sila a tvrdosť však predĺži aj čas na obrábanie a zvýši opotrebenie nástrojov. Ocel je materiál s vysokou hustotou, vďaka čomu je pre určité aplikácie príliš ťažký. Oceľ má však vysoký pomer pevnosti k hmotnosti, a preto je jedným z najbežnejšie používaných kovov vo výrobe. V našom výrobnom procese často používame nehrdzavejúcu oceľ suroviny ako
Kovové doplnky odlievacie diely.
Oceľový typ
Diskutujeme o mnohých druhoch ocele. Ako oceľ sa musí do železa pridať uhlík. Obsah uhlíka sa však bude líšiť, čo povedie k veľkým zmenám v jeho výkone. Uhlíková oceľ sa zvyčajne vzťahuje na oceľú inú ako nehrdzavejúcu oceľ a je identifikovaná štvorciferným stupňom ocele.
Nízko uhlíková oceľ: Obsah uhlíka menší ako 0,30% (podľa hmotnosti)
Stredná uhlíková oceľ: 0,3-0,5% obsah uhlíka
Vysoká uhlíková oceľ: 0,6% a viac
Hlavné zliatinové prvky ocele sú predstavované prvým číslom v štvorcifernej triede. Napríklad každá oceľ 1XXX, napríklad 1018, bude mať ako hlavný prvok legovania uhlík. 1018 oceľ obsahuje 0,14-0,20% uhlík a malé množstvá fosforu, síry a mangánu. Táto všeobecná zliatina sa bežne používa na obrábanie tesnení, hriadeľov, prevodov a kolíkov.
Uhlíková oceľ ľahko spracovateľná sa podlieha rekordným ošetreniam a re-fosfátovaným ošetrením, aby sa čipy rozdelili na menšie kúsky. Tým sa zabráni zalievaniu dlhých alebo veľkých čipov počas rezania nástrojom. Machinovateľná oceľ môže urýchliť čas spracovania, ale môže skrátiť odolnosť proti ťažnosti a nárazu.
Nehrdzavejúca oceľ
Nerezová oceľ obsahuje uhlík, ale obsahuje aj asi 11% chrómu, čo zvyšuje odolnosť materiálu korózie. Viac chrómu znamená menej hrdze! Pridanie niklu môže tiež zlepšiť odolnosť proti hrdze a pevnosť v ťahu. Okrem toho má nehrdzavejúca oceľ dobrý tepelný odpor a je vhodný pre letecký priestor a ďalšie aplikácie v extrémnych prostrediach.
Podľa kryštálovej štruktúry kovu možno nehrdzavejúca oceľ rozdeliť na päť typov. Päť typov je austenit, ferit, martenzit, duplex a kalenie zrážok. Známky z nehrdzavejúcej ocele sú identifikované tromi číslicami namiesto štyroch číslic. Prvé číslo predstavuje kryštálovú štruktúru a hlavné prvky na legovanie.
Napríklad z nehrdzavejúcej ocele 300 série je zliatina austenitického chrómu-Nickel. 304 z nehrdzavejúcej ocele je najbežnejšou známkou, tiež známa ako 18/8, pretože jej obsah chrómu je 18% a obsah niklu je 8%. 303 z nehrdzavejúcej ocele je bezplatná obrábková verzia z nehrdzavejúcej ocele 304. Pridanie síry znižuje jej odolnosť proti korózii, takže nehrdzavejúca oceľ typu 303 je náchylnejšia na hrdzu ako typ 304.
Nerezová oceľ sa dá použiť v širokej škále priemyselných odvetví. Nerezová oceľ typu 316 sa môže po správnom spracovaní použiť na lekárske vybavenie, ako sú časti ventilov v strojoch a potrubiach. 316 z nehrdzavejúcej ocele sa používa aj na obrábanie orechov a skrutiek, z ktorých mnohé sa používajú v leteckom a automobilovom priemysle. 303 z nehrdzavejúcej ocele sa používa pre prevodové stupne, hriadele a ďalšie diely potrebné pre lietadlá a automobily.
Náradie
Nástrojová oceľ sa používa na výrobu nástrojov pre rôzne výrobné procesy, vrátane odlievania matrice, vstrekovania, pečiatku a rezania. Existuje mnoho rôznych zliatin s nástrojmi, ktoré sa dajú použiť pre rôzne aplikácie, ale všetky sú známe svojou tvrdosťou. Každý z nich vydrží opotrebovanie viacerých použití (oceľová forma použitá na vstrekovanie môže vydržať miliónkrát alebo viac materiálu) a má vysokú teplotnú odolnosť.
Bežnou aplikáciou nástrojovej ocele sú vstrekovacie formy, ktoré sú spracované tvrdými oceľovými CNC na výrobu výrobných dielov najvyššej kvality. Oceľ H13 je zvyčajne vybraná z dôvodu jej dobrých vlastností tepelnej únavy-pevnosť a tvrdosť môže odolávať dlhodobému vystaveniu extrémnym teplotám. Pleseň H13 je veľmi vhodná pre pokročilé vstrekovacie materiály s vysokou teplotou topenia, pretože poskytuje dlhšiu životnosť plesní ako iné ocele-500 000 až 1 milión krát. Zároveň je S136 z nehrdzavejúcej ocele s životnosťou plesne viac ako miliónkrát. Tento materiál môže byť vyleštený na najvyššiu úroveň a používa sa v špeciálnych aplikáciách, kde sa vyžaduje vysoká optická čistota.
Spracovanie ocele
Niektoré z najužitočnejších vlastností ocele pochádzajú z ďalších krokov spracovania a spracovania. Tieto metódy sa môžu vykonať pred spracovaním na zmenu vlastností ocele a uľahčenie spracovania ocele. Pamätajte, že tvrdenie materiálu pred obrábaním predĺži čas obrábania a zvýši opotrebenie nástrojov, ale oceľ sa dá po obrábaní ošetrený po zvýšení pevnosti alebo tvrdosti hotového produktu. To znamená, že je dôležité premýšľať pred plánovanými ošetreniami, ktoré musíte požiadať o dosiahnutie potrebných vlastností pre vaše diely.
Tepelné spracovanie
Tepelné spracovanie sa týka niekoľkých rôznych procesov, ktoré zahŕňajú manipuláciu s teplotou ocele s cieľom zmeniť jej vlastnosti materiálu. Príkladom je žíhanie, ktoré sa používa na zníženie tvrdosti a zvýšenie ťažnosti, čo uľahčuje spracovanie ocele. Proces žíhania pomaly zahrieva oceľ na požadovanú teplotu a udržiava ju po určitú dobu. Požadovaný čas a teplota závisia od špecifickej zliatiny a znižuje sa zvyšovanie obsahu uhlíka. Nakoniec sa kov chladne pomaly v peci alebo je obklopený izolačnými materiálmi.
Normalizácia tepelného spracovania môže eliminovať vnútorné napätie v oceli a zároveň udržiavať vyššiu pevnosť a tvrdosť ako žíhaná oceľ. Počas normalizačného procesu sa oceľ zahrieva na vysokú teplotu a potom sa chladí vzduchom, aby sa získala vyššia tvrdosť.
Vytvrdená oceľ je ďalším procesom tepelného spracovania, uhádli ste, že stvrdne oceľ. Zvýši tiež silu, ale tiež z toho urobí krehký materiál. Proces kalenia zahŕňa pomalé zahrievanie ocele, namáčanie pri vysokých teplotách a potom ponorenie ocele do vody, oleja alebo roztoku soľanky na rýchle chladenie.
Nakoniec sa proces temperujúceho tepelného spracovania používa na zníženie krehkosti ochladenej ocele. Temperovaná oceľ je takmer identická s normalizáciou: pomaly sa zahrieva na vybranú teplotu a potom je oceľ chladená vzduchom. Rozdiel je v tom, že teplota temperovania je nižšia ako iné procesy, čo znižuje krehkosť a tvrdosť temperovanej ocele.
Tvrdenie zrážok
Vytvrdenie zrážok zvyšuje pevnosť výťažku ocele. Niektoré stupne z nehrdzavejúcej ocele môžu obsahovať hodnotu pH v názve, čo znamená, že majú vlastnosti zrážania zrážok. Hlavný rozdiel medzi oceľami zrážania zrážok je v tom, že obsahujú ďalšie prvky: meď, hliník, fosfor alebo titán. Je tu veľa rôznych zliatin. Aby sa aktivovala vlastnosti zrážania zrážok, oceľ sa vytvorí do konečného tvaru a potom sa podrobí liečbe veku. Proces kalenia starnutia zahrieva materiál po dlhú dobu, aby sa zrážalo pridané prvky a tvorili tuhé častice rôznych veľkostí, čím sa zvyšuje pevnosť materiálu.
17-4 h (známy tiež ako 630 oceľ) je bežným príkladom zrážok zrážok pre nehrdzavejúcu oceľ. Zliatina obsahuje 17% chróm a 4% niklu a 4% meď, čo pomáha kaleniu zrážok. V dôsledku zvýšenej tvrdosti, pevnosti a vysokej odolnosti proti korózii sa pre plošiny helikoptéry, turbínové čepele a sudy jadrového odpadu používa 17-4ph.
Prechladnutie
Vlastnosti ocele sa dajú zmeniť aj bez použitia veľkého množstva tepla. Napríklad oceľ za studena je silnejšia prostredníctvom procesu kalenia práce. Keď je kov plasticky deformovaný, dochádza k tvrdeniu práce. To sa dá dosiahnuť kladením, valením alebo kreslením kovu. Počas spracovania, ak je nástroj alebo obrobok prehriaty, nečakane dôjde k tvrdeniu práce. Práca prechladnutia môže tiež zlepšiť spracovateľnosť ocele. Mierna oceľ je veľmi vhodná na prácu v chladení.
Preventívne opatrenia pre dizajn oceľovej konštrukcie
Pri navrhovaní oceľových častí je dôležité pamätať na jedinečné vlastnosti materiálu. Charakteristiky, vďaka ktorým je veľmi vhodná pre vašu aplikáciu, si môžu vyžadovať ďalšie zváženie návrhu na výrobu (DFM).
Kvôli tvrdosti materiálu trvá spracovateľská oceľ dlhšie ako iné mäkšie materiály (napríklad hliník alebo mosadz). Na optimalizáciu kvality obrábania a minimalizáciu opotrebenia nástroja musíte použiť správne nastavenia stroja. V praxi to znamená pomalšie rýchlosti vretena a rýchlosti posuvu na ochranu vašich častí a foriem.
Aj keď nerobíte samotné spracovanie, mali by ste stále vyhodnotiť oceľový stupeň, ktorý je vhodný pre váš projekt, a to nielen z hľadiska tvrdosti a sily, ale aj vzhľadom na rozdiely v spracovateľnosti. Napríklad čas spracovania nehrdzavejúcej ocele je približne dvojnásobný čas uhlíkovej ocele. Pri rozhodovaní o rôznych známkach musíte zvážiť tiež, ktoré atribúty sú najvyššou prioritou a ktoré zliatiny ocele sú ľahko dostupné. Bežne používané stupne, napríklad 304 alebo 316 z nehrdzavejúcej ocele, majú na výber širšiu škálu veľkostí zásob a nájdenie a nákup trvá menej času.
---------------------------------------------
Upravte Rebeccu Wang
