Terästä on monimuotoisia: erilaisia metallilevyjen, levyjen, tankojen ja palkkien, putkien geometrisia muotoja ja tietysti kiinteitä raaka -aineita, joita käytetään teräksen CNC -koneistuksessa. Terästä käytetään niin monissa sovelluksissa ja niin monissa toimialoissa, joten on järkevää olla monen tyyppistä terästä. Mutta mitä eroa on ruostumattomasta teräksestä ja vähähiilisestä terästä? Ilmainen koneistus ja työkalut? Tässä artikkelissa opit monen tyyppisiä jalostettuja teräksiä ja kuinka onnistuneesti CNC -prosessin terästyypit.
Mikä on teräs?
Teräs on laaja termi rauta- ja hiiliseosille. Hiilipitoisuus (0,05% -2% painon mukaan) ja muiden elementtien lisääminen määrittävät teräksen spesifisen seoksen ja sen materiaalien ominaisuudet. Muita seostavia elementtejä ovat mangaani, pii, fosfori, rikki ja happi. Hiili lisää teräksen kovuutta samanaikaisesti, muita elementtejä voidaan lisätä korroosionkestävyyden parantamiseksi. Mangaanipitoisuus on yleensä korkeampi (vähintään 0,30–1,5%) teräksen haurauden vähentämiseksi ja sen lujuuden lisäämiseksi.
Teräksen vahvuus ja kovuus ovat yksi sen suosituimmista ominaisuuksista. Se tekee teräksestä, joka sopii rakennus- ja kuljetussovelluksiin, koska tätä materiaalia voidaan käyttää pitkään raskaan ja toistuvan kuorman alla. Jotkut teräslejeeringit, nimittäin ruostumattomasta teräksestä valmistetut lajikkeet, ovat korroosiokestävä, mikä tekee niistä parhaan valinnan osille, jotka toimivat äärimmäisissä ympäristöissä.
Tämä vahvuus ja kovuus pidentävät kuitenkin myös koneistusaikaa ja lisäävät työkalujen kulumista. Teräs on tiheä materiaali, mikä tekee siitä liian raskaan tietyille sovelluksille. Teräksellä on kuitenkin korkea lujuus-paino-suhde, minkä vuoksi se on yksi valmistuksen yleisimmin käytetyistä metalleista. Valmistusprosessissamme käytämme usein raaka -ainetta ruostumattomasta teräksestä
Metallilisävarusteet valuosat.
Terästyyppi
Keskustelemme monen tyyppisistä teräksistä. Teräksenä hiili on lisättävä rautaan. Hiilipitoisuus vaihtelee kuitenkin, mikä johtaa suuriin muutoksiin sen suorituskyvyssä. Hiiliteräksellä tarkoitetaan yleensä muuta kuin ruostumatonta terästä, ja se tunnistetaan 4-numerolla olevalla teräsluokalla, laajemmin sanottuna se on vähähiilinen teräs, keskihiiliteräs tai korkea hiiliteräs.
Lähenä hiiliteräs: Hiilipitoisuus alle 0,30% (painon mukaan)
Keskikokoinen hiiliteräs: 0,3-0,5% hiilipitoisuutta
Korkea hiiliteräs: 0,6% ja enemmän
Teräksen tärkeimmät seostavat elementit edustaa nelinumeroisen luokan ensimmäinen numero. Esimerkiksi jokaisella 1xxx -teräksellä, kuten 1018, on hiili päälejeeromiselementtinä. 1018 teräs sisältää 0,14-0,20% hiiltä ja pieniä määriä fosforia, rikkiä ja mangaania. Tätä yleiskäyttöistä käytetään yleisesti tiivisteiden, akselien, vaihteiden ja tapien koneisiin.
Helppo prosessilaatuinen hiiliteräs käy läpi uudelleenfosfatiiviset ja uudelleenfosfatiiviset käsittelyt sirujen murtamiseksi pienempiin paloihin. Tämä estää pitkiä tai suuria siruja takertumasta työkalun kanssa leikkaamisen aikana. Koneinen teräs voi nopeuttaa prosessointiaikaa, mutta voi vähentää sitkeyttä ja iskunkestävyyttä.
Ruostumaton teräs
Ruostumaton teräs sisältää hiiltä, mutta sisältää myös noin 11% kromia, mikä lisää materiaalin korroosionkestävyyttä. Lisää kromia tarkoittaa vähemmän ruostetta! Nikkelin lisääminen voi myös parantaa ruostevastus ja vetolujuutta. Lisäksi ruostumattomasta teräksestä on hyvä lämmönkestävyys ja se sopii ilmailu- ja muihin sovelluksiin äärimmäisissä ympäristöissä.
Metallin kiderakenteen mukaan ruostumaton teräs voidaan jakaa viiteen tyyppiin. Viisi tyyppiä ovat austeniitti, ferriitti, martensiitti, duplex ja sademäärä. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut arvosanat tunnistetaan kolmella numerolla neljän numeron sijasta. Ensimmäinen numero edustaa kiderakennetta ja päälejeeromiselementtejä.
Esimerkiksi 300-sarjan ruostumatonta terästä on austeniittinen krom-nikkeliseos. 304 Ruostumaton teräs on yleisin arvosana, joka tunnetaan myös nimellä 18/8, koska sen kromipitoisuus on 18% ja nikkelipitoisuus on 8%. 303 Ruostumaton teräs on ilmainen koneistusversio 304 ruostumattomasta teräksestä. Rikin lisääminen vähentää sen korroosionkestävyyttä, joten tyyppi 303 ruostumaton teräs on alttiimpi ruosteelle kuin tyyppi 304.
Ruostumattomasta teräksestä voidaan käyttää monilla toimialoilla. Tyyppiä 316 Ruostumatonta terästä voidaan käyttää lääketieteellisiin laitteisiin, kuten venttiilien osiin koneissa ja putkistoissa, asianmukaisen käsittelyn jälkeen. Ruostumattomasta teräksestä käytetään 316 pähkinöiden ja pulttien työstöä, joista monia käytetään ilmailu- ja autoteollisuudessa. Lentokoneisiin ja autoihin tarvittavat vaihteet, akselit ja muut osille käytetään 303 ruostumatonta terästä.
Työkalusteräs
Työkaluterästä käytetään työkalujen valmistukseen erilaisiin valmistusprosesseihin, mukaan lukien muotinvalu, ruiskuvalu, leimaaminen ja leikkaaminen. On olemassa monia erilaisia työkaluseoksia, joita voidaan käyttää eri sovelluksiin, mutta ne kaikki tunnetaan kovuudestaan. Jokainen niistä kestää useita käyttötarkoituksia (injektiomuovaukseen käytetty teräsmuotti kestää miljoona kertaa tai enemmän materiaalia), ja sillä on korkea lämpötilankestävyys.
Työkaluteräksen yleinen levitys on injektiomuotit, jotka prosessoivat kovettuneella teräs CNC: llä korkealaatuisimpien tuotantoosien tuottamiseksi. H13-teräs valitaan yleensä sen hyvien lämpöväsymysominaisuuksien vuoksi-sen lujuus ja kovuus kestävät pitkäaikaisen altistumisen äärimmäisille lämpötiloille. H13-muotti on erittäin sopiva edistyneisiin injektiomuodemateriaaleihin, joilla on korkea sulamislämpötila, koska se tarjoaa pidemmän homeen käyttöiän kuin muut teräkset-500 000–1 miljoonaa kertaa. Samaan aikaan S136 on ruostumatonta terästä, ja muotin käyttöikä on yli miljoona kertaa. Tämä materiaali voidaan kiillottaa korkeimmalle tasolle ja käyttää erityissovelluksissa, joissa tarvitaan korkea optinen selkeys.
Teräksenkäsittely
Jotkut teräksen hyödyllisimmistä ominaisuuksista tulevat lisäkäsittely- ja prosessointivaiheista. Nämä menetelmät voidaan suorittaa ennen prosessointia teräksen ominaisuuksien muuttamiseksi ja terästä helpompaa prosessointia. Muista, että materiaalin kovettuminen ennen koneistusta pidentää koneistusaikaa ja lisää työkalujen kulumista, mutta terästä voidaan käsitellä koneistuksen jälkeen lopputuotteen lujuuden tai kovuuden lisäämiseksi. On kuitenkin tärkeää ajatella ennen suunniteltuja hoitoja, joita sinun on käytettävä osien tarvittavien ominaisuuksien saavuttamiseksi.
Lämmönkäsittely
Lämpökäsittely viittaa useisiin erilaisiin prosesseihin, joihin sisältyy teräksen lämpötilan manipulointi sen materiaalin ominaisuuksien muuttamiseksi. Esimerkki on hehkutus, jota käytetään kovuuden vähentämiseen ja taipuisuuden lisäämiseen, mikä helpottaa terästä prosessointia. Hehkutusprosessi lämmittää terästä hitaasti vaadittavaan lämpötilaan ja ylläpitää sitä tietyn ajan. Vaadittava aika ja lämpötila riippuvat erityisestä seoksesta ja vähenevät hiilipitoisuuden kasvaessa. Lopuksi metalli jäähtyy hitaasti uunissa tai sitä ympäröivät eristävät materiaalit.
Lämpökäsittelyn normalisointi voi eliminoida teräksen sisäisen jännityksen säilyttäen samalla suuremman lujuuden ja kovuuden kuin hehkutettu teräs. Normalisointiprosessin aikana teräs lämmitetään korkeaan lämpötilaan ja sitten ilmajäähdytteiseen kovuuden saamiseksi.
Karkaistu teräs on toinen lämmönkäsittelyprosessi, arvasit sen, se kovettuu terästä. Se lisää myös voimaa, mutta se tekee myös materiaalista hauraamman. Kovettumisprosessiin sisältyy teräksen hitaasti lämmittäminen, sen liottaminen korkeissa lämpötiloissa ja upottaa sitten teräs veteen, öljyyn tai suolaliuokseen nopeaan jäähdytykseen.
Lopuksi, karkaisun lämpökäsittelyprosessia käytetään vähentämään sammutun teräksen haurautta. Karkaistu teräs on melkein identtinen normalisoinnin kanssa: se lämmitetään hitaasti valittuun lämpötilaan, ja sitten teräs on ilmajäähdytteinen. Ero on siinä, että karkaisulämpötila on alhaisempi kuin muut prosessit, mikä vähentää karkaistun teräksen haurautta ja kovuutta.
Sademäärä kovettuminen
Sademäärän kovettuminen lisää teräksen saantolujuutta. Tietyt ruostumattoman teräksen arvosanat voivat sisältää nimessä pH -arvon, mikä tarkoittaa, että niillä on sademäärän kovettumisominaisuudet. Tärkein ero sademäärän kovettumisterästen välillä on, että ne sisältävät lisäelementtejä: kupari, alumiini, fosfori tai titaani. Täällä on monia erilaisia seoksia. Sademäärän kovettumisominaisuuksien aktivoimiseksi teräs muodostetaan lopulliseen muotoon ja sitten altistetaan ikäkovettumiskäsittely. Ikääntyvä kovettumisprosessi lämmittää materiaalia pitkään saostamaan lisättyjä elementtejä ja muodostavat eri kokoisia kiinteitä hiukkasia, mikä lisää materiaalin lujuutta.
17-4PH (tunnetaan myös nimellä 630 teräs) on yleinen esimerkki ruostumattoman teräksen sademäärien kovettumisasteista. Seos sisältää 17% kromia ja 4% nikkeliä ja 4% kuparia, mikä auttaa saostumista kovettumista. Lisääntyneen kovuuden, lujuuden ja korkean korroosionkestävyyden vuoksi 17-4PH: ta käytetään helikopterin kannen alustoihin, turbiinin teriin ja ydinjätteen tynnyreihin.
Kylmästö
Teräksen ominaisuuksia voidaan myös muuttaa levittämättä paljon lämpöä. Esimerkiksi kylmätyöllistetty teräs tehdään vahvemmaksi työn kovettumisprosessin avulla. Kun metalli on muodonmuutos plastisesti, tapahtuu kovettumista. Tämä voidaan saavuttaa lyömällä, liikkumalla tai piirtämällä metallia. Käsittelyn aikana, jos työkalu tai työkappale ylikuumenee, työkovettuminen tapahtuu myös odottamatta. Kylmä työ voi myös parantaa teräksen toimintaa. Lievä teräs sopii erittäin kylmään työhön.
Varotoimenpiteet teräsrakenteen suunnittelulle
Teräksen osia suunnitellessasi on tärkeää muistaa materiaalin ainutlaatuiset ominaisuudet. Ominaisuudet, jotka tekevät siitä erittäin sopivan sovellukseesi, saattavat edellyttää valmistuksen suunnittelua (DFM).
Materiaalin kovuuden vuoksi teräskäsittely kestää kauemmin kuin muut pehmeämmät materiaalit (kuten alumiini tai messinki). Sinun on käytettävä oikeaa kone -asetuksia koneistuslaadun optimoimiseksi ja työkalujen kulumisen minimoimiseksi. Käytännössä tämä tarkoittaa hitaampaa karan nopeutta ja syöttönopeuksia osien ja muotien suojaamiseksi.
Vaikka et itse tee käsittelyä, sinun tulisi silti arvioida projektillesi sopivaa teräsluokkaa, paitsi kovuuden ja voiman, myös työstettävyyden erojen perusteella. Esimerkiksi ruostumattoman teräksen käsittelyaika on suunnilleen kaksinkertainen hiiliterästä. Kun päätät eri arvosanoista, sinun on myös otettava huomioon, mitkä ominaisuudet ovat tärkeimpiä prioriteetteja ja mitkä terässeokset ovat helposti saatavilla. Yleisesti käytetyillä arvosanoilla, kuten 304 tai 316 ruostumatonta terästä, on laajempi varastokoko, josta valita, ja sen löytäminen ja ostaminen vie vähemmän aikaa.
------------------------------------------------- LOPPU -------------------------------------------------
Muokkaa Rebecca Wang
