Высокоточная обработка инструментальной стали
Углеродистая сталь - это сплав, состоящий в основном из железа и углерода, причем содержание углерода обычно варьируется от 0,04% до 2,5%. Такой состав позволяет разделить углеродистую сталь на три типа: низкоуглеродистая сталь (обычно менее 0,3% углерода), среднеуглеродистая сталь (около 0,3% - 0,6% углерода) и высокоуглеродистая сталь (0,6% - 2,5% углерода).
Свойства инструментальной стали при обработке
Данная таблица отражает стандартное процентное соотношение сплавов, однако фактическое содержание может варьироваться в зависимости от производителя и конкретных условий применения.
| Марка инструментальной стали | Углерод (C) | Вольфрам (W) | Молибден (Mo) | Ванадий (V) | Хром (Cr) | Кобальт (Co) | Марганец (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% |
Физические свойства инструментальных сталей для обработки на станках с ЧПУ
В этой версии таблицы основное внимание уделено свойствам, которые непосредственно влияют на производительность и срок службы инструментальных сталей в условиях эксплуатации, особенно при высокоскоростной или высокотемпературной обработке.
| Марка инструментальной стали | Твердость (HRC) | Прочность (Джоули) | Износостойкость | Термическая стабильность | Теплопроводность (Вт/м-К) |
|---|---|---|---|---|---|
| M2 | 60-65 | Средний | Высокий | Хорошо | 25-30 |
| M42 | 65-70 | Высокий | Очень высокий | Превосходно | 20-25 |
| D2 | 55-62 | Низкий | Очень высокий | Ярмарка | 15-20 |
| A2 | 57-62 | Высокий | Высокий | Хорошо | 18-22 |
| H13 | 50-55 | Очень высокий | Высокий | Превосходно | 24-28 |
| H11 | 50-54 | Очень высокий | Высокий | Превосходно | 23-27 |
Виды и применение инструментальной стали для обработки на станках с ЧПУ
При обработке с ЧПУ различные типы инструментальных сталей выбираются на основе их свойств для изготовления различных деталей. Вот некоторые типичные виды инструментальной стали и конкретные детали, для изготовления которых они используются:
Высокоскоростная сталь (HSS)
Сверла и концевые фрезы: Высокоскоростная сталь широко используется для производства сверл и концевых фрез, применяемых при обработке на станках с ЧПУ. Эти инструменты должны выдерживать высокие температуры и быть устойчивыми к износу - качества, которыми обладает быстрорежущая сталь, позволяя им выполнять точные и эффективные операции резания.
Метчики и плашки: Из быстрорежущей стали также изготавливают метчики и плашки для нарезания резьбы. Благодаря своей прочности и твердости она идеально подходит для нарезания резьбы в металлах без быстрой потери остроты.
Штампованная сталь
Инструменты для литья под давлением: Литейная сталь обычно используется для изготовления высокоточных пресс-форм для литья под давлением. Ее износостойкость и способность сохранять стабильность размеров в условиях высокого давления и температуры делают ее пригодной для производства сложных и детализированных пластиковых деталей.
Штампы для штамповки: Штампы, изготовленные из штамповочной стали, используются для резки и формовки листового металла в определенные формы. Долговечность и прочность штамповой стали позволяют этим штампам работать в условиях высоких нагрузок, производя детали с высокой повторяемостью.
Инструментальная сталь (общая)
Зуборезные фрезы: Для изготовления зубчатых фрез используются инструментальные стали, которые должны быть твердыми и износостойкими, чтобы точно нарезать зубья в таких материалах, как латунь и сталь.
Пуансоны и матрицы: Эти компоненты, используемые в листовой металлургии для штамповки, отличаются высокой твердостью и прочностью инструментальных сталей, что обеспечивает долгий срок службы и точность в условиях крупносерийного производства.
Обработка поверхности углеродистой стали с ЧПУ
Поверхностная обработка применяется для повышения твердости поверхности, уменьшения трения и повышения коррозионной стойкости. К распространенным видам обработки относятся:
Азотирование
В ходе этого процесса в поверхность стали вводится азот, образуя твердый износостойкий слой. Это особенно полезно для таких компонентов, как шестерни и шпиндели, которые подвержены высокому износу.
Науглероживание
Благодаря добавлению углерода в поверхность эта обработка значительно повышает твердость поверхности и общую износостойкость. Она идеально подходит для деталей, подвергающихся высоким нагрузкам, таких как распредвалы и коленчатые валы.
Покрытие (например, TiN, TiCN, AlTiN)
Эти покрытия значительно снижают трение и повышают твердость, обеспечивая более высокие скорости резания и длительный срок службы инструмента. Они отлично подходят для сверл и фрез.
Термообработка
Такие процессы термообработки, как закалка и отпуск, используются для изменения микроструктуры инструментальных сталей, повышая их вязкость, твердость и износостойкость.
Закалка и отпуск
Этот процесс включает в себя нагрев стали до высокой температуры с последующим быстрым охлаждением (закалкой) и повторным нагревом (отпуском). В результате получается твердый и прочный инструмент, пригодный для резки и формовки.
Отжиг
Этот процесс размягчает сталь, облегчая ее обработку или формовку. После обработки на станках с ЧПУ можно произвести повторный отжиг для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости.