一, kvaliteterne ved høj-styrkestål og de problemer, der opstår, når du arbejder med det
Højstyrkestål er normalt legeret stål med en trækstyrke på mere end 1200 MPa. Det kan opdeles i to grupper: lav-legeret stål (som 40Cr, 30CrMnSi) og ultra højstyrkestål (som 300M, 45CrNiMoVA). De vigtigste dele af det er:
Høj hårdhed og sejhed: Efter bratkøling eller temperering kan hårdheden nå HRC30-50, trækstyrken når 1500MPa, og sejheden forbliver god. Det betyder, at det er meget svært at skære, og skærekraften er 1,2-1,5 gange mere end almindeligt stål.
Lav termisk ledningsevne: Den termiske ledningsevne er kun 1/3 til 1/4 af den for medium kulstofstål. Skærevarmen er for det meste ved værktøjsspidsområdet, hvilket hurtigt kan slide værktøjet ned.
Tendens til at arbejde hærde: Et hærdet lag dannes på overfladelaget under skæring. Dette lag er 50% til 100% hårdere end det underliggende materiale, hvilket gør skæringen endnu hårdere.
Svært at bryde spåner: Høj plasticitet gør, at spåner danner sammenhængende bånd, der let kan sætte sig fast i værktøjet og emnet, hvilket gør bearbejdningen mindre stabil.
Disse egenskaber forårsager problemer, herunder værktøjsbrud, hurtigt slid og dårlig overfladekvalitet ved bearbejdning med traditionelle metoder. Det væsentlige spørgsmål er, om CNC-bearbejdning kan komme forbi disse udfordringer.
2, En undersøgelse af, hvor godt CNC-bearbejdningsteknologi fungerer med høj-styrkestål
Numerisk kontrolbearbejdning hjælper med at producere høj-styrkestål ved at lade dig styre bevægelse med høj præcision, skifte værktøjer automatisk og forbinde mange akser sammen. Du kan måske se, hvor tilpasningsdygtig den er på følgende måder:
1. Strenge regler for værktøjsmaskiner
Forarbejdning af høj-styrkestål kræver værktøjsmaskiner udstyret med spindler med høj-stivhed og styreskinnesystemer, der er i stand til at modstå betydelige skærekræfter. CNC-værktøjsmaskiner med fem-akser kan f.eks. reducere vibrationer under kompleks overfladebearbejdning og gøre bearbejdning mere stabil ved at forbedre strukturelt design og bevægelseskontrolalgoritmer. Bearbejdningscentret med fem-akser, der bruges i luftfarten, har en skærefunktion med konstant lineær hastighed, der holder skærehastigheden den samme, når der fræses koniske og sfæriske overflader. Dette forhindrer, at værktøjet bliver overbelastet, når hastigheden varierer.
2. Forbedring af materialer og former for værktøjer
Fordi høj-styrkestål er så stærkt, skal værktøjsmaterialer finde den rette balance mellem hårdhed, sejhed og termisk stabilitet:
Skæreværktøjer i hårde legeringer er gode til hård bearbejdning. De gøres bedre ved at tilføje karbider som TiC og TaC. For eksempel, mens du arbejder med 2169 austenitisk rustfrit stål og YH1-kvalitet hårdlegeringsværktøjer, kan du få en overfladeruhed på Ra0,8-1,6 μm ved at anvende en frontvinkel på 22 grader og en bagsidevinkel på 10 grader sammen med sulfuriseret skæreoliekøling.
Coated skæreværktøj: TiAlN-belægning kan gøre overfladen af skærende værktøjer hårdere end 3500HV og gøre halvmåne-slid mindre sandsynligt. Test har vist, at værktøj med belægning holder tre gange længere end værktøj uden belægning, når der arbejdes med 300M stål.
Et skæreværktøj til kubisk bornitrid (CBN) er godt til præcisionsbearbejdning og kan modstå temperaturer op til 3000HV. Den kan få en overfladeruhed på Ra0,4 μm eller mindre ved skæring med 50 m/min og fodring med 0,1 mm/s.
Geometriske parametre for skæreværktøjet: en kort skråvinkel (0 grader -5 grader), en stor skråvinkel (10 grader -15 grader) og et buet kantdesign, der kan sprede skærekraften og mindske chancen for at bryde kanten. For eksempel kan en værktøjsspidsradius på r større end eller lig med 0,8 mm forlænge et værktøjs levetid betydeligt, mens der arbejdes med 300M stål.
3. Indstillingerne for skæring og måden at køle ned på
Skæringshastighed: Ved grov bearbejdning holdes hastigheden lav (15–50 m/min) for at reducere termisk belastning. Til præcisionsbearbejdning hæves hastigheden til 80-120 m/min for at udnytte den termiske blødgørende effekt. Den grove bearbejdningstest af 300M stål afslører, at skærekraften er beskeden, og overfladekvaliteten er god, når skærehastigheden er 150 m/min, tilspændingshastigheden er 0,2 mm/s, og skæredybden er 1 mm.
Sådan afkøles: Høj-kølevæske (tryk større end eller lig med 7 MPa) kan trænge ind i skæreområdet og sænke temperaturen med mere end 40 %. For spånmaterialer, der er svære at bryde, kan pulskøleteknologier hjælpe spåner med at revne.
Valg af den rigtige skærevæske: Ekstremtryksemulsion, som har svovl og klor ekstreme trykadditiver, kan give en kemisk adsorptionsbelægning, der forhindrer værktøjet i at komme i direkte kontakt med emnet. For eksempel kan brug af et aktivt kølemiddel med CCL4, når du arbejder med høj-temperaturmetaller, få værktøjer til at holde 50 % længere.
3, Almindelig anvendelse af CNC-bearbejdning til høj-styrkestål
1. Fremstilling af dele til flysmedning
Til luftfart har høj-smedning af stål, såsom bagenden af brændstoftanke, komplicerede former og stærke materialer. Traditionel forarbejdning er langsom og kræver meget fastspænding. Ved at bruge optisk scanning omvendt modellering var vi i stand til præcist at placere emnet efter skift til fem--akset CNC-bearbejdningsteknologi. Når det kombineres med skæretests for at finde de bedste indstillinger (såsom en skærehastighed på 60m/min og en fremføringshastighed på 0,05mm/r), blev den tid, det tog at behandle ét stykke, skåret med 40%, og overfladeruheden nåede Ra0,8 μm.
2. Arbejde på akslerne i biltransmissioner
40Cr stål, der bruges til transmissionsaksler til biler, skal være meget stærkt mod træthed. Ved at bruge belagte skæreværktøjer i hårdlegering med en frontvinkel på 5 grader og en bagsidevinkel på 12 grader i CNC-drejning, sammen med konstant lineær hastighedsskæring (overfladehastighed på 120m/min), holder værktøjet i mere end 2 timer under batchbehandling, og produktkvalifikationsraten går op til 99,5%.
