Aby zmienić właściwości stali i ułatwić jej obróbkę, zwykle przed zakończeniem obróbki mechanicznej wykonuje się dodatkową obróbkę i proces.Utwardzanie materiału przed obróbką wydłuży czas obróbki i zwiększy zużycie narzędzia, ale stal można poddać obróbce po obróbce w celu zwiększenia wytrzymałości lub twardości gotowego produktu.Poniżej przedstawiono niektóre popularne technologie obróbki stali.
obróbka cieplna
Obróbka cieplna odnosi się do kilku różnych procesów, które obejmują manipulowanie temperaturą stali w celu zmiany jej właściwości materiałowych.Jednym z przykładów jest wyżarzanie, które stosuje się w celu zmniejszenia twardości i zwiększenia ciągliwości, co ułatwia obróbkę stali.Proces wyżarzania powoli podgrzewa stal do pożądanej temperatury i utrzymuje ją przez pewien czas.Wymagany czas i temperatura zależą od konkretnego stopu i maleją wraz ze wzrostem zawartości węgla.Wreszcie metal jest powoli chłodzony w piecu lub otoczony materiałami izolacyjnymi.
Normalizująca obróbka cieplna może zmniejszyć naprężenia wewnętrzne w stali, zachowując jednocześnie wyższą wytrzymałość i twardość niż stal do wyżarzania.W procesie normalizacji stal jest podgrzewana do wysokiej temperatury, a następnie chłodzona powietrzem w celu uzyskania większej twardości.
Stal hartowana to kolejny proces obróbki cieplnej.Dobrze zgadłeś, może sprawić, że stal będzie twarda.Zwiększa również wytrzymałość, ale także sprawia, że materiał jest bardziej kruchy.Proces hartowania polega na powolnym podgrzewaniu stali, moczeniu jej w wysokich temperaturach, a następnie szybkim schłodzeniu poprzez zanurzenie w płynach takich jak woda, olej lub roztwory soli.
Wreszcie, proces odpuszczania termicznego służy do zmniejszenia pewnej kruchości spowodowanej hartowaniem stali.Odpuszczanie i normalizacja stali są prawie identyczne: podgrzewasz ją powoli, utrzymujesz w wybranej temperaturze, a następnie schładzasz stal powietrzem.Różnica polega na tym, że odpuszczanie odbywa się w niższej temperaturze niż inne procesy, co zmniejsza kruchość i twardość stali hartowanej.
Utwardzanie wydzieleniowe
Hartowanie wydzieleniowe poprawia granicę plastyczności stali.Niektóre gatunki stali nierdzewnej mogą zawierać w oznaczeniu PH, co oznacza, że mają one właściwości utwardzania wydzieleniowego.Główna różnica między stalami utwardzanymi wydzieleniowo polega na tym, że mają dodatkowe pierwiastki: miedź, aluminium, fosfor lub tytan.Możliwych jest tutaj wiele różnych stopów.W celu uaktywnienia charakterystyki utwardzania wydzieleniowego stal formowana jest do ostatecznego kształtu, a następnie przeprowadzany jest proces utwardzania wydzieleniowego.Proces twardnienia starzeniowego będzie nagrzewał materiał przez długi czas, powodując wytrącanie się dodanych pierwiastków - tworząc stałe cząstki o różnej wielkości - w celu zwiększenia wytrzymałości materiału.
17-4PH (znany również jako stal 630) jest powszechnym przykładem gatunku stali nierdzewnej utwardzanej wydzieleniowo.Stop ten zawiera 17% chromu, 4% niklu i 4% miedzi, co jest pomocne w utwardzaniu wydzieleniowym.Ze względu na zwiększoną twardość, wytrzymałość i wysoką odporność na korozję, 17-4PH jest stosowany do platform dla helikopterów, łopatek turbin i beczek na odpady radioaktywne.
Chłodne pracowanie
Właściwości stali można również zmienić bez stosowania dużej ilości ciepła.Na przykład stal obrabiana na zimno jest wzmacniana przez proces utwardzania przez zgniot.Utwardzanie przez zgniot występuje, gdy metal ulega odkształceniu plastycznemu.Można to zrobić celowo poprzez młotkowanie, walcowanie lub rysowanie metalu.Jeśli narzędzie tnące lub obrabiany przedmiot stanie się zbyt gorący, podczas obróbki może nastąpić niezamierzone utwardzenie przez zgniot.Obróbka na zimno może również poprawić skrawalność stali.Stal niskowęglowa doskonale nadaje się do obróbki na zimno.
Środki ostrożności przy projektowaniu konstrukcji stalowych
Projektując elementy stalowe należy pamiętać o unikalnych właściwościach materiałów.Cechy, które sprawiają, że jest bardzo odpowiedni dla twojego zastosowania, mogą wymagać dodatkowego rozważenia projektu do produkcji (DFM).
Ze względu na twardość materiałów obróbka stali trwa dłużej niż innych bardziej miękkich materiałów, takich jak aluminium czy mosiądz.Możesz chronić swoje części i narzędzia, zmniejszając prędkość wrzeciona i prędkość posuwu.
Nawet jeśli sam nie obrabiasz, nadal musisz wybrać rodzaj stali odpowiedni do projektu, nie tylko biorąc pod uwagę twardość i wytrzymałość, ale także biorąc pod uwagę różnicę w obrabialności.Na przykład czas przetwarzania stali nierdzewnej jest około dwa razy dłuższy niż stali węglowej.Przy określaniu różnych gatunków należy również wziąć pod uwagę, które właściwości są najważniejsze i które stopy stali są łatwo dostępne.Popularne gatunki, takie jak stal nierdzewna 304 lub 316, mają szerszy zakres rozmiarów zapasów do wyboru i wymagają mniej czasu na znalezienie i zakup.
Ze względu na szerokie zastosowanie stali do obróbki CNC i jej silne właściwości fizyczne, stal stała się preferowanym materiałem do produkcji części.Podczas projektowania elementów stalowych do obróbki CNC, pamiętaj, aby zrównoważyć właściwości, których potrzebujesz, w zależności od obrabialności materiałów.