一,A nagyszilárdságú{0}}acél tulajdonságai és a vele való munka során felmerülő problémák
A nagy szilárdságú acél általában ötvözött acél, amelynek szakítószilárdsága meghaladja az 1200 MPa-t. Két csoportra osztható: alacsony-ötvözött acélra (például 40Cr, 30CrMnSi) és ultranagy szilárdságú acélra (például 300M, 45CrNiMoVA). Ennek fő részei a következők:
Nagy keménység és szívósság: Edzés vagy temperálás után a keménység elérheti a HRC30-50-et, a szakítószilárdság eléri az 1500 MPa-t, és a szívósság jó marad. Ez azt jelenti, hogy nagyon nehéz vágni, és a forgácsolóerő 1,2-1,5-szer nagyobb, mint a normál acélé.
Alacsony hővezető képesség: A hővezető képesség mindössze 1/3-1/4-e a közepes szénacélénak. A vágási hő főként a szerszám hegyén van, ami gyorsan elhasználhatja a szerszámot.
Megkeményedésre való hajlam: A felületi rétegen a vágás során megkeményedett réteg képződik. Ez a réteg 50-100%-kal keményebb, mint az alatta lévő anyag, ami még nehezebbé teszi a vágást.
Nehezen törhető forgácsok: A nagy plaszticitás miatt a forgácsok folytonos szalagokat képeznek, amelyek könnyen beragadhatnak a szerszámba és a munkadarabba, ami kevésbé stabilizálja a megmunkálást.
Ezek a tulajdonságok problémákat okoznak, beleértve a szerszámtörést, a gyors kopást és a rossz felületminőséget a hagyományos módszerekkel végzett megmunkálás során. Az alapvető kérdés az, hogy a CNC megmunkálás képes-e túljutni ezeken a kihívásokon.
2, Annak vizsgálata, hogy a CNC-megmunkálási technológia mennyire működik nagyszilárdságú acéllal-
A numerikus vezérlésű megmunkálás segít nagyszilárdságú acél előállításában{0}}, mivel lehetővé teszi a mozgás nagy pontosságú irányítását, a szerszámok automatikus cseréjét és a sok tengely összekapcsolását. A következő módokon láthatja, hogy mennyire alkalmazkodóképes:
1. Szigorú szabályok a szerszámgépekre
A nagyszilárdságú{0}}acél megmunkálásához olyan szerszámgépekre van szükség, amelyek nagy-merevségű orsókkal és vezetősínrendszerekkel vannak felszerelve, amelyek jelentős forgácsolóerőket képesek elviselni. Az öt-tengelyes összekapcsolású CNC szerszámgépek például csökkenthetik a vibrációt az összetett felületmegmunkálás során, és stabilabbá tehetik a megmunkálást a szerkezeti tervezés és a mozgásvezérlő algoritmusok fejlesztésével. A repülésben használt öt-tengelyű megmunkáló központ állandó lineáris sebességű forgácsolási funkcióval rendelkezik, amely a vágási sebességet változatlan marad kúpos és gömbfelületek marásakor. Ez megóvja a szerszámot a túlterheléstől, ha a sebesség változó.
2. Szerszámok anyagának, formájának javítása
Mivel a nagyszilárdságú acél nagyon erős, a szerszámanyagoknak meg kell találniuk a megfelelő egyensúlyt a keménység, a szívósság és a hőstabilitás között:
A kemény ötvözetből készült vágószerszámok durva megmunkáláshoz jók. Ezeket karbidok, például TiC és TaC hozzáadásával javítják. Például a 2169 ausztenites rozsdamentes acél és YH1 minőségű keményötvözet vágószerszámokkal végzett munka során Ra0,8-1,6 μm felületi érdesség érhető el, ha 22 fokos elülső szöget és 10 fokos hátsó szöget használ, valamint kénes vágóolaj hűtést.
Bevonatos vágószerszámok: A TiAlN bevonat 3500 HV-nál keményebbé teheti a vágószerszámok felületét, és kevésbé valószínű a félhold kopása. A tesztek kimutatták, hogy a bevonattal ellátott szerszámok háromszor hosszabb ideig tartanak, mint a bevonat nélküli szerszámok, miközben 300M acéllal dolgoznak.
A köbös bór-nitrid (CBN) vágószerszám jó a precíziós megmunkáláshoz, és akár 3000 HV hőmérsékletet is képes ellenállni. Ra0,4 μm vagy kisebb felületi érdesség érhető el 50 m/perc sebességű vágás és 0,1 mm/s adagolás esetén.
A vágószerszám geometriai paraméterei: rövid dőlésszög (0 fok -5 fok), nagy dőlésszög (10 fok -15 fok) és ívelt élkialakítás, amely kiteríti a vágóerőt és csökkenti az éltörés esélyét. Például a 0,8 mm-nél nagyobb vagy egyenlő r szerszámcsúcs sugara nagymértékben meghosszabbíthatja a szerszám élettartamát, ha 300 M acéllal dolgozik.
3. A vágás beállításai és a lehűlés módja
Forgácsolási sebesség: Durva megmunkálásnál a sebességet alacsonyan (15-50 m/perc) tartják a termikus igénybevétel csökkentése érdekében. A precíziós megmunkálásnál a sebességet 80-120 m/percre emelik, hogy kihasználják a termikus lágyító hatást. A 300M acél durva megmunkálási tesztje azt mutatja, hogy a vágási erő szerény és a felület minősége jó, ha a vágási sebesség 150 m/perc, az előtolás 0,2 mm/s és a vágási mélység 1 mm.
Hűtés módja: A nagy{0}}nyomású hűtőfolyadék (7 MPa vagy annál nagyobb nyomás) bejuthat a vágási területbe, és több mint 40%-kal csökkentheti a hőmérsékletet. A nehezen törhető forgácsanyagok esetében az impulzushűtéses technológiák segíthetnek a forgácsok megrepedésében.
A megfelelő vágófolyadék kiválasztása: Az extrém nyomású emulzió, amely kén és klór extrém nyomású adalékokat tartalmaz, kémiai adszorpciós bevonatot biztosíthat, amely megakadályozza, hogy a szerszám közvetlenül érintkezzen a munkadarabbal. Például a CCL4 aktív hűtőfolyadék alkalmazása magas hőmérsékletű fémekkel való munka során{2}}50%-kal meghosszabbíthatja a szerszámok élettartamát.
3. A CNC-megmunkálás általános alkalmazásai nagyszilárdságú acéloknál
1. Alkatrészek készítése repülési kovácsolásokhoz
A légi közlekedésben a nagyszilárdságú acél kovácsolt anyagok, mint például az üzemanyagtartályok hátsó kerete, bonyolult formájúak és erős anyagúak. A hagyományos feldolgozás lassú, és sok rögzítést igényel. Az optikai letapogatási fordított modellezéssel az öttengelyes CNC megmunkálási technológiára való átállás után pontosan tudtuk pozícionálni a nyersdarab ráhagyását. A legjobb beállítások (például 60 m/perc vágási sebesség és 0,05 mm/r előtolás) vágási tesztekkel kombinálva az egy darab feldolgozásához szükséges idő 40%-kal csökkent, és a felületi érdesség elérte az Ra0,8 μm-t.
2. Autó hajtóművek tengelyeinek megmunkálása
Az autóipari erőátviteli tengelyekhez használt 40Cr acélnak nagyon erősnek kell lennie a fáradás ellen. 5 fokos elülső szögű és 12 fokos hátszögű bevonatos keményötvözet forgácsolószerszámokkal CNC esztergálásnál, valamint állandó lineáris sebességű forgácsolással (120m/perc felületi sebesség) a szerszám több mint 2 órán keresztül bírja a kötegelt feldolgozás során, és a termék minősítési aránya akár 99,5%-ra emelkedik.
