Precyzyjna obróbka stali narzędziowej
Stal węglowa jest stopem składającym się głównie z żelaza i węgla, przy czym zawartość węgla zazwyczaj waha się od 0,04% do 2,5%. Skład ten pozwala nam podzielić stal węglową na trzy rodzaje: stal niskowęglowa (zwykle mniej niż 0,3% węgla), stal średniowęglowa (około 0,3% do 0,6% węgla) i stal wysokowęglowa (0,6% do 2,5% węgla).
Właściwości obróbki stali narzędziowej
Tabela ta odzwierciedla standardową zawartość procentową stopu, ale rzeczywista zawartość może się różnić w zależności od producenta i konkretnych zastosowań.
| Gatunek stali narzędziowej | Węgiel (C) | Wolfram (W) | Molibden (Mo) | Wanad (V) | Chrom (Cr) | Kobalt (Co) | Mangan (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% |
Właściwości fizyczne stali narzędziowej do obróbki CNC
Ta wersja tabeli koncentruje się na właściwościach, które bezpośrednio wpływają na wydajność i żywotność stali narzędziowych w warunkach operacyjnych, zwłaszcza podczas obróbki z dużą prędkością lub w wysokiej temperaturze.
| Gatunek stali narzędziowej | Twardość (HRC) | Wytrzymałość (dżule) | Odporność na zużycie | Stabilność termiczna | Przewodność cieplna (W/m-K) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Średni | Wysoki | Dobry | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Wysoki | Bardzo wysoka | Doskonały | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Niski | Bardzo wysoka | Uczciwy | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Wysoki | Wysoki | Dobry | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Bardzo wysoka | Wysoki | Doskonały | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Bardzo wysoka | Wysoki | Doskonały | 23-27 |
Rodzaje i zastosowania stali narzędziowej do obróbki CNC
W obróbce CNC różne rodzaje stali narzędziowej są wybierane na podstawie ich właściwości do wytwarzania różnych komponentów. Oto kilka typowych rodzajów stali narzędziowej i konkretnych części, do których produkcji są one wykorzystywane:
Stal szybkotnąca (HSS)
Wiertła i frezy trzpieniowe: Stal szybkotnąca jest szeroko stosowana do produkcji wierteł i frezów walcowo-czołowych wykorzystywanych w obróbce CNC. Narzędzia te muszą wytrzymywać wysokie temperatury i być odporne na zużycie - cechy, które oferuje HSS, umożliwiając im wykonywanie precyzyjnych i wydajnych operacji cięcia.
Gwintowniki i matryce: HSS jest również wykorzystywana do produkcji gwintowników i narzynek do gwintowania. Jej wytrzymałość i twardość sprawiają, że idealnie nadaje się do cięcia gwintów w metalach bez szybkiej utraty ostrości.
Stal matrycowa
Narzędzia do formowania wtryskowego: Stal matrycowa jest powszechnie stosowana do produkcji precyzyjnych form do formowania wtryskowego. Jej odporność na zużycie i zdolność do utrzymania stabilności wymiarowej w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury sprawiają, że nadaje się ona do produkcji złożonych i szczegółowych części z tworzyw sztucznych.
Matryce do tłoczenia: Matryce tłoczące wykonane ze stali są używane do cięcia i formowania blachy w określone kształty. Trwałość i wytrzymałość stali matrycowej pozwala tym matrycom pracować w warunkach wysokiego obciążenia, wytwarzając części o wysokiej powtarzalności.
Stal narzędziowa (ogólnie)
Frezy do kół zębatych: Stale narzędziowe są używane do produkcji frezów do kół zębatych, które muszą być twarde i odporne na zużycie, aby dokładnie wycinać zęby kół zębatych w materiałach takich jak mosiądz i stal.
Stemple i matryce: Stosowane w przemyśle blacharskim do operacji wykrawania, komponenty te korzystają z wysokiej twardości i wytrzymałości stali narzędziowych, zapewniając długą żywotność i precyzję w środowiskach produkcji wielkoseryjnej.
Obróbka powierzchni stali węglowej metodą CNC
Obróbka powierzchniowa jest stosowana w celu zwiększenia twardości powierzchni, zmniejszenia tarcia i zwiększenia odporności na korozję. Typowe zabiegi obejmują:
Azotowanie
Proces ten wprowadza azot do powierzchni stali, tworząc twardą, odporną na zużycie warstwę. Jest to szczególnie korzystne w przypadku elementów takich jak koła zębate i wrzeciona, które są narażone na duże zużycie.
Nawęglanie
Poprzez dodanie węgla do powierzchni, obróbka ta znacznie zwiększa twardość powierzchni i ogólną odporność na zużycie. Jest to idealne rozwiązanie dla części narażonych na duże obciążenia, takich jak wałki rozrządu i wały korbowe.
Powłoka (np. TiN, TiCN, AlTiN)
Powłoki te znacznie zmniejszają tarcie i zwiększają twardość, umożliwiając wyższe prędkości skrawania i dłuższą żywotność narzędzia. Doskonale nadają się do wierteł i frezów.
Obróbka cieplna
Procesy obróbki cieplnej, takie jak hartowanie i odpuszczanie, są stosowane w celu dostosowania mikrostruktury stali narzędziowych, poprawiając wytrzymałość, twardość i odporność na zużycie.
Hartowanie i odpuszczanie
Proces ten polega na podgrzaniu stali do wysokiej temperatury, a następnie szybkim schłodzeniu (hartowanie) i ponownym podgrzaniu (odpuszczanie). W rezultacie powstaje narzędzie, które jest zarówno twarde, jak i wytrzymałe, odpowiednie do cięcia i formowania.
Wyżarzanie
Proces ten zmiękcza stal, ułatwiając jej obróbkę lub formowanie. Po obróbce CNC można przeprowadzić ponowne wyżarzanie w celu zmniejszenia naprężeń wewnętrznych i zwiększenia obrabialności.