Κατεργασία χάλυβα εργαλείων υψηλής ακρίβειας
Ο ανθρακούχος χάλυβας είναι ένα κράμα που αποτελείται κυρίως από σίδηρο και άνθρακα, με περιεκτικότητα σε άνθρακα που συνήθως κυμαίνεται από 0,04% έως 2,5%. Αυτή η σύνθεση μας επιτρέπει να κατηγοριοποιήσουμε τον ανθρακούχο χάλυβα σε τρεις τύπους: χάλυβας χαμηλού άνθρακα (συνήθως λιγότερο από 0,3% άνθρακα), χάλυβας μεσαίου άνθρακα (περίπου 0,3% έως 0,6% άνθρακα) και χάλυβας υψηλού άνθρακα (0,6% έως 2,5% άνθρακα).
Ιδιότητες κατεργασίας χάλυβα εργαλείων
Αυτός ο πίνακας αντικατοπτρίζει τα τυπικά ποσοστά κράματος, αλλά η πραγματική περιεκτικότητα μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον κατασκευαστή και τις συγκεκριμένες εφαρμογές.
| Βαθμός χάλυβα εργαλείων | Άνθρακας (C) | Βολφράμιο (W) | Μολυβδαίνιο (Mo) | Βανάδιο (V) | Χρώμιο (Cr) | Κοβάλτιο (Co) | Μαγγάνιο (Mn) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 0.85% | 6.35% | 5.00% | 1.85% | 4.15% | – | 0.30% |
| M42 | 1.10% | 1.50% | 9.50% | 1.15% | 3.75% | 8.00% | 0.30% |
| D2 | 1.50% | – | 0.60% | 0.90% | 11.50% | – | 0.60% |
| A2 | 1.00% | – | 1.00% | 0.25% | 5.25% | – | 1.00% |
| H13 | 0.40% | – | 1.25% | 1.00% | 5.25% | – | 0.40% |
| H11 | 0.36% | – | 1.50% | 0.60% | 5.00% | – | 0.40% |
Φυσικές ιδιότητες των χαλύβων εργαλείων κατεργασίας CNC
Αυτή η έκδοση του πίνακα επικεντρώνεται στις ιδιότητες που επηρεάζουν άμεσα την απόδοση και τη διάρκεια ζωής των εργαλειοχαλύβων σε συνθήκες λειτουργίας, ιδίως κατά την κατεργασία σε υψηλές ταχύτητες ή υψηλές θερμοκρασίες.
| Βαθμός χάλυβα εργαλείων | Σκληρότητα (HRC) | Ανθεκτικότητα (Joules) | Αντοχή στη φθορά | Θερμική σταθερότητα | Θερμική αγωγιμότητα (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Μεσαίο | Υψηλή | Καλή | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Υψηλή | Πολύ υψηλή | Εξαιρετικό | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Χαμηλή | Πολύ υψηλή | Δίκαιη | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Υψηλή | Υψηλή | Καλή | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Πολύ υψηλή | Υψηλή | Εξαιρετικό | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Πολύ υψηλή | Υψηλή | Εξαιρετικό | 23-27 |
Τύποι και εφαρμογές χάλυβα εργαλείων CNC
Στην κατεργασία CNC, επιλέγονται διάφοροι τύποι εργαλειοχάλυβα με βάση τις ιδιότητές τους για την κατασκευή διαφόρων εξαρτημάτων. Ακολουθούν ορισμένοι τυπικοί τύποι εργαλειοχάλυβα και τα συγκεκριμένα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους:
Χάλυβας υψηλής ταχύτητας (HSS)
Τρυπάνια και φρεζάκια: Χάλυβας υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιείται εκτενώς για την κατασκευή τρυπανιών και φρεζών που χρησιμοποιούνται στην κατεργασία CNC. Αυτά τα εργαλεία πρέπει να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες και να αντιστέκονται στη φθορά, ιδιότητες που προσφέρει ο HSS, επιτρέποντάς τους να εκτελούν ακριβείς και αποτελεσματικές εργασίες κοπής.
Βρύσες και μήτρες: HSS χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή βρύσες και μήτρες για εργασίες σπειρώματος. Η ανθεκτικότητα και η σκληρότητά της την καθιστούν ιδανική για την κοπή σπειρωμάτων σε μέταλλα χωρίς να χάνει γρήγορα την οξύτητά της.
Die Steel
Εργαλεία χύτευσης με έγχυση: Χάλυβας μήτρας χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή καλουπιών υψηλής ακρίβειας για χύτευση με έγχυση. Η αντοχή του στη φθορά και η ικανότητά του να διατηρεί τη σταθερότητα των διαστάσεων σε συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας τον καθιστούν κατάλληλο για την παραγωγή σύνθετων και λεπτομερών πλαστικών εξαρτημάτων.
Stamping Dies: Χρησιμοποιούνται για την κοπή και τη διαμόρφωση λαμαρίνας σε συγκεκριμένα σχήματα. Η ανθεκτικότητα και η αντοχή του χάλυβα μήτρας επιτρέπουν σε αυτές τις μήτρες να λειτουργούν υπό συνθήκες υψηλής πίεσης, παράγοντας εξαρτήματα με υψηλή επαναληψιμότητα.
Χάλυβας εργαλείων (γενικά)
Κόφτες εργαλείων: Οι χάλυβες εργαλείων χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κοπτικών εργαλείων, τα οποία πρέπει να είναι σκληρά και ανθεκτικά στη φθορά για να κόβουν με ακρίβεια τα δόντια των οδοντωτών τροχών σε υλικά όπως ο ορείχαλκος και ο χάλυβας.
Διατρήσεις και καλούπια: Αυτά τα εξαρτήματα επωφελούνται από την υψηλή σκληρότητα και ανθεκτικότητα των εργαλειοχαλύβων, εξασφαλίζοντας μεγάλη διάρκεια ζωής και ακρίβεια σε περιβάλλοντα παραγωγής μεγάλου όγκου.
Επεξεργασία επιφάνειας της CNC κατεργασίας χάλυβα άνθρακα
Εφαρμόζονται επιφανειακές επεξεργασίες για την αύξηση της επιφανειακής σκληρότητας, τη μείωση της τριβής και την ενίσχυση της αντίστασης στη διάβρωση. Οι συνήθεις επεξεργασίες περιλαμβάνουν:
Νιτροποίηση
Αυτή η διαδικασία εισάγει άζωτο στην επιφάνεια του χάλυβα, σχηματίζοντας ένα σκληρό, ανθεκτικό στη φθορά στρώμα. Είναι ιδιαίτερα επωφελής για εξαρτήματα όπως γρανάζια και άξονες, τα οποία υπόκεινται σε υψηλή φθορά.
Εξανθράκωση
Με την προσθήκη άνθρακα στην επιφάνεια, η επεξεργασία αυτή αυξάνει σημαντικά τη σκληρότητα της επιφάνειας και τη συνολική αντοχή στη φθορά. Είναι ιδανική για εξαρτήματα υψηλής καταπόνησης, όπως εκκεντροφόροι και στροφαλοφόροι άξονες.
Επίστρωση (π.χ. TiN, TiCN, AlTiN)
Αυτές οι επιστρώσεις μειώνουν σημαντικά την τριβή και αυξάνουν τη σκληρότητα, επιτρέποντας υψηλότερες ταχύτητες κοπής και παρατεταμένη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Είναι εξαιρετικές για τρυπάνια και φρέζες.
Θερμική επεξεργασία
Οι διεργασίες θερμικής κατεργασίας, όπως η σκλήρυνση και η σκλήρυνση, χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της μικροδομής των εργαλειοχαλύβων, βελτιώνοντας την ανθεκτικότητα, τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά.
Σκλήρυνση και σκλήρυνση
Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τη θέρμανση του χάλυβα σε υψηλή θερμοκρασία, ακολουθούμενη από ταχεία ψύξη (απόσβεση) και αναθέρμανση (σκλήρυνση). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα εργαλείο που είναι σκληρό και ανθεκτικό, κατάλληλο για εφαρμογές κοπής και διαμόρφωσης.
Ανόπτηση
Αυτή η διαδικασία μαλακώνει τον χάλυβα, καθιστώντας τον ευκολότερο στην κατεργασία ή τη διαμόρφωση. Μετά την κατεργασία με CNC, μπορεί να γίνει εκ νέου σκλήρυνση για την ανακούφιση από τις εσωτερικές τάσεις και τη βελτίωση της δυνατότητας κατεργασίας.