Двигатели самолетов должны выдерживать огромную тягу и чрезвычайно высокие рабочие температуры. Применение титановых сплавов, жаропрочных сплавов и композитных материалов оказывает большую помощь в увеличении скорости полета и грузоподъемности самолетов. В нефтяной и химической промышленности низколегированная сталь, нержавеющая сталь, коррозионно-стойкая легированная сталь, титановый сплав и другие материалы играют важную роль в трубах, клапанах, фланцах, валах и других компонентах с их превосходной коррозионной стойкостью.
Труднообрабатываемые материалы обычно относятся к материалам с плохими режущими свойствами. Благодаря своей превосходной термостойкости, износостойкости, высокой твердости, пластичности и другим характеристикам он часто играет важную роль в специальных компонентах в аэрокосмической, судостроительной, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.
Что Мматериалы Маке Мметаллообработка Дсложно?
Отбеленный чугун и закаленная сталь
Чрезвычайно высокая твердость отбеленного чугуна является основной причиной, по которой его трудно обрабатывать. Его пластичность очень низкая, длина контакта между резцом и стружкой очень мала, а сила резания и теплота резания концентрируются вблизи режущей кромки, поэтому режущая кромка легко повреждается. Конструктивные размеры и припуски на обработку деталей из отбеленного чугуна, как правило, велики, а точность заготовки низкая, что еще больше увеличивает сложность обработки.
После термической обработки закаленная сталь будет иметь очень высокую твердость и также будет иметь чрезвычайно высокие требования к инструменту. Фреза не должна легко ломаться во время обработки и должна иметь длительный срок службы. Для этого к самому материалу инструмента предъявляются чрезвычайно высокие требования, а покрытие должно быть устойчивым к высоким температурам и износу.
SAMHO запустила серии SHG и SHH концевая фрезаs, которые специально разработаны для твердых материалов. Для твердых материалов в пределах HRC63 и эффективность резания, и срок службы инструмента очень хороши.
Высокопрочная сталь
По сравнению с обычной углеродистой конструкционной сталью, высокопрочная сталь/сверхвысокопрочная сталь имеет высокую прочность и низкую теплопроводность, поэтому усилие резания велико, температура резания высокая, износ инструмента быстрый, срок службы инструмента короткий, а стружкодробление также несколько затруднено.
При обработке таких материалов выбираются высокопроизводительные твердосплавные, керамические или PCBN-инструменты. При этом для снижения нагрева при резке и износа инструмента применяется охлаждение под высоким давлением или MQL.
Чистый металл
Обычно используемые чистые металлы, такие как медь, чистый алюминий и чистое железо, имеют низкую твердость и прочность, а также высокую теплопроводность, что благоприятно для резки. Однако они обладают высокой пластичностью, большой деформацией стружки, большой длиной контакта инструмента со стружкой и склонны к холодной сварке, что приводит к образованию наростов на кромке. Поэтому сила резания велика, нелегко получить хорошее качество обработанной поверхности, а стружкодробление затруднено. Кроме того, их коэффициент линейного расширения велик, и трудно контролировать точность обработки заготовки во время тонкой обработки.
Нержавеющая сталь
По металлографической структуре нержавеющая сталь делится на три типа: феррит, мартенсит и аустенит. Основными компонентами ферритной и мартенситной нержавеющей стали являются хром, и ее резка, как правило, не представляет затруднений. Основными компонентами аустенитной нержавеющей стали являются хром, никель и другие элементы. После закалки она представляет собой аустенит, и ее обрабатываемость резанием относительно плохая, что в основном проявляется в:
- Высокая пластичность, сильное наклепывание, легкое образование наростов и ухудшение качества обработанной поверхности. Степень закалки обработанной поверхности и глубина закаленного слоя велики, что часто создает трудности для последующего процесса. И нелегко ломать стружку.
- Теплопроводность низкая, и выделяемое тепло трудно передать, поэтому температура резки высокая.
- Из-за высокой температуры резания, сильного наклепа и наличия карбидов (TiC и т. д.) в стали образуются твердые включения, инструмент легко подвергается холодной сварке, в результате чего инструмент быстро изнашивается и срок его службы сокращается.
Жаропрочные сплавы
По химическому составу жаропрочные сплавы делятся на три типа: на основе железа, никеля и кобальта. Их обрабатываемость хуже, чем у нержавеющей стали. Жаропрочные сплавы содержат много тугоплавких легирующих элементов, таких как железо, титан, хром, кобальт, никель, ванадий, вольфрам, молибден и т. д., которые вместе с другими легирующими элементами образуют аустенитные сплавы с высокой чистотой и плотной структурой. Некоторые элементы объединяются с неметаллическими элементами, такими как углерод, азот и кислород, образуя высокотвердые соединения с низким удельным весом и высокой температурой плавления.
Также могут образовываться некоторые высокотвердые интерметаллические соединения с определенной вязкостью. В то же время некоторые легирующие элементы входят в твердый раствор, упрочняя матрицу. После длительного старения высокотемпературные сплавы могут выделять твердые фазы из твердого раствора, еще больше искажая решетку, что не только повышает сопротивление пластической деформации, но и усугубляет износ инструмента из-за наличия твердых частиц.
Как концевые фрезы справляются с трудностями обработки материалов
Выбирайте высококачественные материалы
Инструменты из поликристаллического алмаза (PCD) и кубического нитрида бора (CBN) также являются эффективными способами обработки труднообрабатываемых материалов. В последние годы их доля на рынке постепенно увеличивается. Инструменты из PCD широко используются при фрезеровании цветных металлов, композитных материалов, пластиков и чрезвычайно труднообрабатываемых суперсплавов. Инструменты из CBN используются для непрерывной или прерывистой резки закаленных черных металлов, а также резки сварных металлов и композитных металлов.
Высококачественное покрытие режущих инструментов
Покрытие инструмента является наиболее экономичной и целевой технологией для труднообрабатываемых материалов. Широкий спектр новых материалов предъявляет более сложные требования к обработке. В то же время это также способствует постоянному развитию технологий покрытия, таких как CVD и PVD. Покрытие инструмента само по себе является технологией, разработанной для устранения неблагоприятных последствий чрезмерной силы и тепла, образующихся при движении стружки по инструменту. Покрытые инструменты могут увеличить срок службы непокрытых инструментов в 2-10 раз при обработке различных материалов.
Использование передовой технологии резки
Обычные температуры обработки — это обычная комнатная температура. Однако в случае труднообрабатываемых материалов изменение температуры обработки иногда приводит к неожиданным результатам. Метод резки с нагревом заключается в подаче низкого напряжения и высокого тока в цепь между заготовкой и инструментом для генерации тепла в зоне резки. Существует также плазменная резка с нагревом. То есть материал заготовки вблизи кончика инструмента нагревается плазменной дугой для снижения его твердости и прочности, тем самым улучшая условия резки.
Метод низкотемпературной резки использует в качестве смазочно-охлаждающей жидкости жидкий азот (-180 ℃) или жидкий CO2 (-76 ℃). Температура зоны резания может быть снижена. Используя этот метод, можно снизить основную силу резания на 20%, а температуру резания можно снизить более чем на 300 ℃. При этом исчезает нарост, улучшается качество обработанной поверхности, а стойкость инструмента может быть увеличена в 2-3 раза. Он эффективен при обработке высокопрочной стали, износостойкого чугуна, нержавеющей стали и титановых сплавов.
Ультразвуковая обработка с использованием ультразвуковых держателей инструмента и ультразвуковых инструментов - это специальная технология резки, которая заставляет инструмент вибрировать с высокой скоростью вдоль направления резания с частотой 20-40 кГц. Ультразвуковая вибрационная резка - это разновидность импульсной резки с микроскопической точки зрения. За один цикл вибрации эффективное время резки инструмента очень короткое. В большинстве случаев за один цикл вибрации инструмент и стружка заготовки полностью разделены, а инструмент и стружка заготовки находятся в прерывистом контакте, что значительно снижает теплоту резки. Это технология, которая больше подходит для работы с хрупкими и твердыми материалами. Шероховатость заготовки и точность обработки значительно улучшаются.
