Ο χάλυβας έρχεται σε πολλές μορφές: διάφορα γεωμετρικά σχήματα μεταλλικών πλακών, πλακών, ράβδων και δοκών, σωλήνων και φυσικά στερεών πρώτων υλών που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία του χάλυβα CNC. Ο χάλυβας χρησιμοποιείται σε τόσες πολλές εφαρμογές και τόσες πολλές βιομηχανίες, οπότε είναι λογικό να έχουμε πολλούς διαφορετικούς τύπους χάλυβα. Αλλά ποια είναι η διαφορά μεταξύ του ανοξείδωτου χάλυβα και του χάλυβα χαμηλού ανθρακούχου; Δωρεάν μηχανική κατεργασία και χάλυβα εργαλείων; Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε για πολλούς τύπους μεταποιημένων χάλυβα και πώς μπορείτε να επεξεργαστείτε επιτυχώς τους τύπους χάλυβα CNC.
Τι είναι ο χάλυβας;
Ο χάλυβας είναι ένας ευρύς όρος για κράματα σιδήρου και άνθρακα. Η περιεκτικότητα σε άνθρακα (0,05% -2% κατά βάρος) και η προσθήκη άλλων στοιχείων καθορίζουν το συγκεκριμένο κράμα του χάλυβα και τις ιδιότητες υλικού του. Άλλα στοιχεία κράματος περιλαμβάνουν μαγγάνιο, πυρίτιο, φωσφόρο, θείο και οξυγόνο. Ο άνθρακας αυξάνει ταυτόχρονα τη σκληρότητα του χάλυβα, μπορούν να προστεθούν άλλα στοιχεία για τη βελτίωση της αντοχής ή της λειτουργικότητας της διάβρωσης. Το περιεχόμενο του μαγγανίου είναι συνήθως υψηλότερη (τουλάχιστον 0,30% έως 1,5%) για να μειωθεί η ευγένεια του χάλυβα και να αυξήσει τη δύναμή του.
Η δύναμη και η σκληρότητα του χάλυβα είναι ένα από τα πιο δημοφιλή χαρακτηριστικά του. Είναι αυτό που κάνει το χάλυβα κατάλληλο για εφαρμογές κατασκευής και μεταφοράς, επειδή αυτό το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα κάτω από βαριά και επαναλαμβανόμενα φορτία. Ορισμένα κράματα χάλυβα, δηλαδή οι ποικιλίες από ανοξείδωτο χάλυβα, είναι ανθεκτικά στη διάβρωση, γεγονός που τους καθιστά την καλύτερη επιλογή για εξαρτήματα που λειτουργούν σε ακραία περιβάλλοντα.
Ωστόσο, αυτή η δύναμη και η σκληρότητα θα επεκτείνουν επίσης το χρόνο κατεργασίας και θα αυξήσουν τη φθορά των εργαλείων. Ο χάλυβας είναι ένα υλικό υψηλής πυκνότητας, το οποίο το καθιστά πολύ βαρύ για ορισμένες εφαρμογές. Ωστόσο, ο χάλυβας έχει αναλογία υψηλής αντοχής προς βάρος, γι 'αυτό είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μέταλλα στην κατασκευή. Στη διαδικασία κατασκευής μας, χρησιμοποιούμε συχνά τον ανοξείδωτο χάλυβα πρώτων υλών
Μεταλλικά αξεσουάρ χύτευσης εξαρτημάτων.
Τύπος χάλυβα
Ας συζητήσουμε πολλούς τύπους χάλυβα. Ως χάλυβας, ο άνθρακας πρέπει να προστεθεί στο σίδηρο. Ωστόσο, το περιεχόμενο του άνθρακα θα ποικίλει, οδηγώντας σε μεγάλες αλλαγές στην απόδοσή του. Ο ανθρακούχος χάλυβα συνήθως αναφέρεται σε χάλυβα εκτός από ανοξείδωτο χάλυβα και ταυτίζεται από τον 4ψήφιο βαθμό χάλυβα, ευρύτερα μιλώντας, είναι χάλυβα χαμηλού ανθρακούχου, μεσαίου ανθρακούχου χάλυβα ή υψηλής ανθρακούχου χάλυβα.
Χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα: περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 0,30% (κατά βάρος)
Μεσαίο ανθρακούχο χάλυβα: 0,3-0,5% περιεκτικότητα σε άνθρακα
Χάλυβα υψηλού ανθρακούχου: 0,6% και άνω
Τα κύρια στοιχεία κράματος του χάλυβα αντιπροσωπεύονται από τον πρώτο αριθμό στον τετραψήφιο βαθμό. Για παράδειγμα, οποιοσδήποτε χάλυβας 1xxx, όπως 1018, θα έχει άνθρακα ως το κύριο στοιχείο κράματος. 1018 χάλυβας περιέχει 0,14-0,20% άνθρακα και μικρές ποσότητες φωσφόρου, θείου και μαγγανίου. Αυτό το κράμα γενικής χρήσης χρησιμοποιείται συνήθως για την κατεργασία φλάντζες, άξονες, γρανάζια και καρφίτσες.
Ο ακανθώδης χάλυβας με εύκολο στην επεξεργασία υποβάλλεται σε επεξεργασίες επαναπροσδιορισμού και επαναπροσανατολισμού για να σπάσει τα τσιπ σε μικρότερα κομμάτια. Αυτό εμποδίζει να μπλέκονται μακρά ή μεγάλα τσιπς με το εργαλείο κατά τη διάρκεια της κοπής. Ο χαλύβδινοι χάλυβα μπορεί να επιταχύνει τον χρόνο επεξεργασίας, αλλά μπορεί να μειώσει την ολκιμότητα και την αντοχή στην κρούση.
Από ανοξείδωτο χάλυβα
Ο ανοξείδωτος χάλυβας περιέχει άνθρακα, αλλά περιέχει επίσης περίπου 11% χρωμίου, το οποίο αυξάνει την αντοχή στη διάβρωση του υλικού. Περισσότερο χρωμίου σημαίνει λιγότερη σκουριά! Η προσθήκη νικελίου μπορεί επίσης να βελτιώσει την αντίσταση στη σκουριά και την αντοχή σε εφελκυσμό. Επιπλέον, ο ανοξείδωτος χάλυβας έχει καλή αντοχή στη θερμότητα και είναι κατάλληλη για αεροδιαστημική και άλλες εφαρμογές σε ακραία περιβάλλοντα.
Σύμφωνα με την κρυσταλλική δομή του μετάλλου, ο ανοξείδωτος χάλυβα μπορεί να χωριστεί σε πέντε τύπους. Οι πέντε τύποι είναι ο ωστενίτης, ο φερρίτης, ο μαρτενσίτης, η διπλή και η σκλήρυνση των βροχοπτώσεων. Οι βαθμοί από ανοξείδωτο χάλυβα αναγνωρίζονται από τρία ψηφία αντί για τέσσερα ψηφία. Ο πρώτος αριθμός αντιπροσωπεύει την κρυσταλλική δομή και τα κύρια στοιχεία κράματος.
Για παράδειγμα, ο ανοξείδωτος χάλυβας 300 σειρές είναι ένα ωστενικό κράμα χρωμίου-νικελίου. Το 304 ανοξείδωτο χάλυβα είναι ο πιο συνηθισμένος βαθμός, επίσης γνωστός ως 18/8 επειδή το περιεχόμενό του χρωμίου είναι 18% και το περιεχόμενο νικελίου είναι 8%. 303 ανοξείδωτος χάλυβα είναι μια ελεύθερη εκδοχή κατεργασίας 304 από ανοξείδωτο χάλυβα. Η προσθήκη του θείου μειώνει την αντίσταση της διάβρωσης, οπότε ο ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 303 είναι πιο επιρρεπής σε σκουριά από τον τύπο 304.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών. Ο τύπος 316 ανοξείδωτος χάλυβα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ιατρικό εξοπλισμό, όπως τμήματα βαλβίδων σε μηχανές και αγωγούς, μετά από σωστή επεξεργασία. 316 Ανοξείδωτος χάλυβα χρησιμοποιείται επίσης για τα καρύδια και τα μπουλόνια, πολλά από τα οποία χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημική και την αυτοκινητοβιομηχανία. 303 ανοξείδωτος χάλυβα χρησιμοποιείται για ταχύτητες, άξονες και άλλα μέρη που είναι απαραίτητα για αεροπλάνα και αυτοκίνητα.
Χαλύβδινο εργαλείο
Το εργαλείο χάλυβα χρησιμοποιείται για την κατασκευή εργαλείων για διάφορες διαδικασίες κατασκευής, όπως χύτευση, χύτευση με έγχυση, σφράγιση και κοπή. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά κράματα χάλυβα εργαλείων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διαφορετικές εφαρμογές, αλλά είναι όλοι γνωστές για τη σκληρότητα τους. Κάθε ένα από αυτά μπορεί να αντέξει τη φθορά των πολλαπλών χρήσεων (το καλούπι χάλυβα που χρησιμοποιείται για τη χύτευση με έγχυση μπορεί να αντέξει ένα εκατομμύριο φορές ή περισσότερο από το υλικό) και έχει υψηλή αντοχή στη θερμοκρασία.
Μια κοινή εφαρμογή του χάλυβα εργαλείων είναι καλούπια με έγχυση, τα οποία υποβάλλονται σε επεξεργασία με σκληρυμένο χάλυβα CNC για να παράγουν τα μέρη παραγωγής υψηλότερης ποιότητας. Ο χάλυβας H13 επιλέγεται συνήθως λόγω των καλών θερμικών ιδιοτήτων κόπωσης-η δύναμη και η σκληρότητα μπορεί να αντέξει τη μακροχρόνια έκθεση σε ακραίες θερμοκρασίες. Το καλούπι H13 είναι πολύ κατάλληλο για προηγμένα υλικά χύτευσης με έγχυση με υψηλή θερμοκρασία τήξης, επειδή παρέχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τους άλλους χάλυβες-500.000 έως 1 εκατομμύριο φορές. Ταυτόχρονα, το S136 είναι ανοξείδωτο χάλυβα, με διάρκεια ζωής με πάνω από ένα εκατομμύριο φορές. Αυτό το υλικό μπορεί να γυαλιστεί στο υψηλότερο επίπεδο και να χρησιμοποιηθεί σε ειδικές εφαρμογές όπου απαιτείται υψηλή οπτική σαφήνεια.
Επεξεργασία χάλυβα
Ορισμένες από τις πιο χρήσιμες ιδιότητες του χάλυβα προέρχονται από πρόσθετα βήματα επεξεργασίας και επεξεργασίας. Αυτές οι μέθοδοι μπορούν να πραγματοποιηθούν πριν από την επεξεργασία για να αλλάξετε τις ιδιότητες του χάλυβα και να διευκολυνθεί η επεξεργασία του χάλυβα. Θυμηθείτε ότι η σκλήρυνση του υλικού πριν από την κατεργασία θα επεκτείνει το χρόνο κατεργασίας και θα αυξήσει τη φθορά των εργαλείων, αλλά ο χάλυβας μπορεί να αντιμετωπιστεί μετά από κατεργασία για να αυξήσει τη δύναμη ή τη σκληρότητα του τελικού προϊόντος. Τούτου λεχθέντος, είναι σημαντικό να σκεφτόμαστε μπροστά από τυχόν προγραμματισμένες θεραπείες που πρέπει να υποβάλετε αίτηση για την επίτευξη των απαραίτητων ιδιοτήτων για τα μέρη σας.
Κατεργασία με θερμοκρασία
Η θερμική επεξεργασία αναφέρεται σε διάφορες διαφορετικές διεργασίες που περιλαμβάνουν χειρισμό της θερμοκρασίας του χάλυβα για να αλλάξουν τις ιδιότητες του υλικού. Ένα παράδειγμα είναι η ανόπτηση, η οποία χρησιμοποιείται για τη μείωση της σκληρότητας και την αύξηση της ολκιμότητας, διευκολύνοντας τη διεκπεραίωση του χάλυβα. Η διαδικασία ανόπτησης σιγά -σιγά θερμαίνει τον χάλυβα στην απαιτούμενη θερμοκρασία και τη διατηρεί για μια χρονική περίοδο. Ο απαιτούμενος χρόνος και θερμοκρασία εξαρτάται από το συγκεκριμένο κράμα και μειώνεται καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άνθρακα. Τέλος, το μέταλλο ψύχεται αργά στο φούρνο ή περιβάλλεται από μονωτικά υλικά.
Η ομαλοποίηση της θερμικής επεξεργασίας μπορεί να εξαλείψει την εσωτερική τάση στον χάλυβα διατηρώντας παράλληλα μεγαλύτερη αντοχή και σκληρότητα από τον ανόπτηση χάλυβα. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ομαλοποίησης, ο χάλυβας θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια ψύχθηκε με αέρα για να επιτευχθεί υψηλότερη σκληρότητα.
Ο σκληρός χάλυβας είναι μια άλλη διαδικασία θερμικής επεξεργασίας, το μαντέψατε, σκληραίνει χάλυβα. Θα αυξήσει επίσης τη δύναμη, αλλά θα κάνει το υλικό πιο εύθραυστο. Η διαδικασία σκλήρυνσης συνεπάγεται σιγά -σιγά θέρμανση του χάλυβα, την εμβάπτιση σε υψηλές θερμοκρασίες και στη συνέχεια βυθίζοντας τον χάλυβα σε νερό, λάδι ή διάλυμα άλμης για ταχεία ψύξη.
Τέλος, η διαδικασία επεξεργασίας θερμικής επεξεργασίας χρησιμοποιείται για τη μείωση της ευγένειας του σβησού. Ο μετριασμένος χάλυβας είναι σχεδόν πανομοιότυπος με την ομαλοποίηση: σιγά-σιγά θερμαίνεται σε μια επιλεγμένη θερμοκρασία και στη συνέχεια ο χάλυβας είναι αέρας. Η διαφορά είναι ότι η θερμοκρασία σκλήρυνσης είναι χαμηλότερη από άλλες διεργασίες, οι οποίες μειώνουν τη δυστυχία και τη σκληρότητα του χαλύβδινου χάλυβα.
Σκλήρυνση βροχοπτώσεων
Η σκλήρυνση των βροχοπτώσεων αυξάνει την ισχύ της απόδοσης του χάλυβα. Ορισμένες ποιότητες ανοξείδωτου χάλυβα μπορεί να περιλαμβάνουν τιμή pH στο όνομα, πράγμα που σημαίνει ότι έχουν ιδιότητες σκλήρυνσης βροχοπτώσεων. Η κύρια διαφορά μεταξύ των χάλυβες σκλήρυνσης βροχόπτωσης είναι ότι περιέχουν πρόσθετα στοιχεία: χαλκός, αλουμίνιο, φωσφόρο ή τιτάνιο. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά κράματα εδώ. Προκειμένου να ενεργοποιηθεί οι ιδιότητες σκλήρυνσης βροχόπτωσης, ο χάλυβας σχηματίζεται στο τελικό σχήμα και στη συνέχεια υποβάλλεται σε θεραπεία σκλήρυνσης ηλικίας. Η διαδικασία σκλήρυνσης της γήρανσης θερμαίνει το υλικό για μεγάλο χρονικό διάστημα για να κατακρημνίσει τα προστιθέμενα στοιχεία και να σχηματίσει στερεά σωματίδια διαφορετικών μεγεθών, αυξάνοντας έτσι την αντοχή του υλικού.
17-4PH (επίσης γνωστή ως χάλυβα 630) είναι ένα κοινό παράδειγμα βαθμού σκλήρυνσης βροχοπτώσεων για ανοξείδωτο χάλυβα. Το κράμα περιέχει 17% χρώμιο και 4% νικέλιο και 4% χαλκό, που βοηθά στη σκλήρυνση των βροχοπτώσεων. Λόγω της αυξημένης σκληρότητας, της αντοχής και της υψηλής αντοχής στη διάβρωση, η 17-4Ph χρησιμοποιείται για πλατφόρμες καταστρώματος ελικοπτέρων, λεπίδες στροβίλων και βαρέλια πυρηνικών αποβλήτων.
Ψυχρή εργασία
Οι ιδιότητες του χάλυβα μπορούν επίσης να αλλάξουν χωρίς να εφαρμόζουν πολλή θερμότητα. Για παράδειγμα, ο χάλυβας με ψυχρό εργαζόμενο γίνεται ισχυρότερο μέσω μιας διαδικασίας σκλήρυνσης εργασίας. Όταν το μέταλλο παραμορφώνεται πλαστικά, συμβαίνει η σκλήρυνση εργασίας. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με σφυρηλάτηση, τροχαίο ή σχέδιο μετάλλου. Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, εάν το εργαλείο ή το τεμάχιο εργασίας υπερθερμανθεί, η σκλήρυνση εργασίας θα εμφανιστεί επίσης απροσδόκητα. Η ψυχρή εργασία μπορεί επίσης να βελτιώσει τη λειτουργικότητα του χάλυβα. Ο ήπιος χάλυβας είναι πολύ κατάλληλος για ψυχρή εργασία.
Προφυλάξεις για σχεδιασμό δομής χάλυβα
Κατά το σχεδιασμό των εξαρτημάτων χάλυβα, είναι σημαντικό να θυμόμαστε τα μοναδικά χαρακτηριστικά του υλικού. Τα χαρακτηριστικά που το καθιστούν πολύ κατάλληλα για την αίτησή σας ενδέχεται να απαιτούν πρόσθετη εξέταση του σχεδιασμού για την κατασκευή (DFM).
Λόγω της σκληρότητας του υλικού, ο χάλυβας επεξεργασίας διαρκεί περισσότερο από άλλα μαλακότερα υλικά (όπως αλουμίνιο ή ορείχαλκο). Πρέπει να χρησιμοποιήσετε τις σωστές ρυθμίσεις του μηχανήματος για να βελτιστοποιήσετε την ποιότητα της μηχανικής κατεργασίας και να ελαχιστοποιήσετε τη φθορά των εργαλείων. Στην πράξη, αυτό σημαίνει βραδύτερες ταχύτητες ατράκτου και ρυθμούς τροφοδοσίας για να προστατεύσετε τα μέρη και τα καλούπια σας.
Ακόμη και αν δεν κάνετε την ίδια την επεξεργασία, θα πρέπει ακόμα να αξιολογήσετε τον βαθμό χάλυβα που είναι κατάλληλο για το έργο σας, όχι μόνο όσον αφορά τη σκληρότητα και τη δύναμη, αλλά και λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορές στη λειτουργικότητα. Για παράδειγμα, ο χρόνος επεξεργασίας του ανοξείδωτου χάλυβα είναι περίπου διπλάσιος από αυτόν του ανθρακούχου χάλυβα. Όταν αποφασίζετε για διαφορετικούς βαθμούς, πρέπει επίσης να εξετάσετε ποια χαρακτηριστικά είναι η υψηλότερη προτεραιότητα και ποια κράματα χάλυβα είναι εύκολα διαθέσιμα. Οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι βαθμοί, όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας 304 ή 316, έχουν ευρύτερο φάσμα μεγεθών αποθεμάτων για να διαλέξετε και χρειάζεται λιγότερο χρόνο για να βρείτε και να αγοράσετε.
-------------------------------------------------ΤΕΛΟΣ-----------------------------------------------------
Επεξεργασία από την Rebecca Wang
