فولاد به اشکال مختلفی ارائه می شود: اشکال هندسی مختلف صفحات فلزی ، بشقاب ، میله و تیرها ، لوله ها و البته مواد اولیه جامد مورد استفاده در ماشینکاری CNC از فولاد. از فولاد در بسیاری از برنامه ها و صنایع بسیاری استفاده می شود ، بنابراین داشتن انواع مختلف فولاد منطقی است. اما تفاوت بین فولاد ضد زنگ و فولاد کربن کم چیست؟ ماشینکاری رایگان و فولاد ابزار؟ در این مقاله ، شما در مورد بسیاری از انواع فولاد فرآوری شده و نحوه موفقیت آمیز انواع فولاد فرآیند CNC خواهید آموخت.
فولاد چیست؟
فولاد اصطلاح گسترده ای برای آلیاژهای آهن و کربن است. میزان کربن (0.05 ٪ -2 ٪ وزن) و افزودن عناصر دیگر آلیاژ خاص فولاد و خصوصیات مواد آن را تعیین می کند. سایر عناصر آلیاژ شامل منگنز ، سیلیکون ، فسفر ، گوگرد و اکسیژن است. کربن در همان زمان سختی فولاد را افزایش می دهد ، می توان عناصر دیگری را برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی یا کارآیی اضافه کرد. محتوای منگنز معمولاً بالاتر است (حداقل 0.30 ٪ تا 1.5 ٪) برای کاهش شکنندگی فولاد و افزایش استحکام آن.
استحکام و سختی فولاد یکی از محبوب ترین خصوصیات آن است. این است که فولاد را برای کاربردهای ساخت و ساز و حمل و نقل مناسب می کند ، زیرا این ماده می تواند برای مدت طولانی در زیر بارهای سنگین و مکرر استفاده شود. برخی از آلیاژهای فولادی ، یعنی انواع استیل ضدزنگ ، مقاوم در برابر خوردگی هستند و همین امر باعث می شود بهترین انتخاب برای قطعاتی که در محیط های شدید کار می کنند.
با این حال ، این قدرت و سختی همچنین باعث افزایش زمان ماشینکاری و افزایش سایش ابزار می شود. فولاد یک ماده با چگالی بالا است که باعث می شود آن را برای برخی از کاربردهای خاص سنگین کند. با این حال ، فولاد نسبت به وزن به وزن بالایی دارد ، به همین دلیل یکی از متداول ترین فلزات در ساخت است. در فرآیند تولید ما ، ما اغلب از فولاد ضد زنگ مواد اولیه استفاده می کنیم
قطعات ریخته گری لوازم جانبی فلزی.
نوع فولادی
بگذارید در مورد بسیاری از انواع فولاد بحث کنیم. به عنوان فولاد ، کربن باید به آهن اضافه شود. با این حال ، محتوای کربن متفاوت خواهد بود و منجر به تغییرات زیادی در عملکرد آن می شود. فولاد کربن معمولاً به فولاد غیر از استیل ضد زنگ اشاره دارد و با درجه 4 رقمی از فولاد مشخص می شود ، به طور گسترده تر ، این فولاد کربن کم ، فولاد کربن متوسط یا فولاد کربن بالا است.
فولاد کربن کم: میزان کربن کمتر از 0.30 ٪ (با وزن)
فولاد کربن متوسط: میزان کربن 0.3-0.5 ٪
فولاد کربن بالا: 0.6 ٪ و بالاتر
عناصر اصلی آلیاژ فولاد توسط شماره اول در درجه چهار رقمی نشان داده شده است. به عنوان مثال ، هر استیل 1xxx مانند 1018 ، به عنوان عنصر اصلی آلیاژ کربن خواهد داشت. 1018 فولاد حاوی 0.14-0.20 ٪ کربن و مقادیر کمی فسفر ، گوگرد و منگنز است. این آلیاژ با هدف کلی معمولاً برای ماشینکاری واشر ، شفت ها ، چرخ دنده ها و پین ها استفاده می شود.
فولاد کربن درجه یک پردازش آسان برای تجزیه تراشه ها به قطعات کوچکتر ، تحت درمان های فسفاتور و فسفات مجدد قرار می گیرد. این امر مانع از گرفتاری تراشه های طولانی یا بزرگ در هنگام برش با ابزار می شود. فولاد قابل استفاده می تواند زمان پردازش را سرعت بخشد ، اما ممکن است انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه را کاهش دهد.
فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ حاوی کربن است ، اما همچنین حاوی حدود 11 ٪ کروم است که باعث افزایش مقاومت خوردگی مواد می شود. کروم بیشتر به معنای زنگ زدگی کمتر است! اضافه کردن نیکل همچنین می تواند مقاومت زنگ زدگی و مقاومت کششی را بهبود بخشد. علاوه بر این ، فولاد ضد زنگ مقاومت حرارتی خوبی دارد و برای هوافضا و سایر برنامه های کاربردی در محیط های شدید مناسب است.
با توجه به ساختار کریستالی فلز ، می توان از جنس استنلس استیل به پنج نوع تقسیم شد. این پنج نوع آستنیت ، فریت ، مارتنزیت ، دوبلکس و سخت شدن بارش هستند. نمرات فولاد ضد زنگ به جای چهار رقم توسط سه رقم مشخص می شود. شماره اول نشان دهنده ساختار کریستال و عناصر اصلی آلیاژ است.
به عنوان مثال ، فولاد ضد زنگ 300 سری یک آلیاژ کروم-نیکل آستنیتی است. 304 فولاد ضد زنگ رایج ترین درجه است که به عنوان 18/8 نیز شناخته می شود زیرا محتوای کروم آن 18 ٪ و محتوای نیکل 8 ٪ است. 303 فولاد ضد زنگ یک نسخه ماشینکاری رایگان از 304 فولاد ضد زنگ است. افزودن گوگرد مقاومت در برابر خوردگی آن را کاهش می دهد ، بنابراین نوع 303 فولاد ضد زنگ نسبت به نوع 304 مستعد زنگ زدگی است.
از فولاد ضد زنگ می توان در طیف گسترده ای از صنایع استفاده کرد. از فولاد ضد زنگ نوع 316 می توان برای تجهیزات پزشکی ، مانند قطعات دریچه در ماشین ها و خطوط لوله ، پس از پردازش مناسب استفاده کرد. از فولاد ضد زنگ 316 برای ماشینکاری آجیل و پیچ نیز استفاده می شود که بسیاری از آنها در صنایع هوافضا و خودرو استفاده می شود. 303 از فولاد ضد زنگ برای چرخ دنده ها ، شفت ها و سایر قسمت های لازم برای هواپیما و اتومبیل استفاده می شود.
فولاد
از فولاد ابزار برای تولید ابزاری برای فرآیندهای مختلف تولیدی از جمله ریخته گری ، قالب تزریق ، تمبر و برش استفاده می شود. بسیاری از آلیاژهای فولادی ابزار مختلف وجود دارد که می توانند برای کاربردهای مختلف استفاده شوند ، اما همه آنها به سختی آنها شناخته شده اند. هرکدام از آنها می توانند در برابر سایش و پارگی چندین کاربردی مقاومت کنند (قالب فولادی مورد استفاده برای قالب تزریق می تواند یک میلیون بار یا بیشتر از مواد را تحمل کند) و از مقاومت در برابر دمای بالا برخوردار است.
کاربرد متداول از فولاد ابزار قالب های تزریق است که توسط CNC فولادی سخت شده پردازش می شوند تا با بالاترین کیفیت قطعات تولیدی تولید شوند. فولاد H13 معمولاً به دلیل خاصیت خستگی حرارتی خوب انتخاب می شود-قدرت و سختی آن می تواند در معرض قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در برابر دمای شدید مقاومت کند. قالب H13 برای مواد قالب گیری تزریقی پیشرفته با دمای ذوب بالا بسیار مناسب است ، زیرا عمر قالب طولانی تر از سایر فولادها -500000 تا 1 میلیون بار را فراهم می کند. در همین زمان ، S136 از جنس استنلس استیل است و عمر آن بیش از یک میلیون بار است. این ماده را می توان به بالاترین سطح صیقل داده و در برنامه های ویژه ای که در آن وضوح نوری بالا مورد نیاز است استفاده شود.
پردازش فولادی
برخی از مفیدترین خصوصیات فولاد از مراحل پردازش و پردازش اضافی ناشی می شود. این روشها را می توان قبل از پردازش انجام داد تا خصوصیات فولاد را تغییر داده و پردازش فولاد را آسان تر کند. به یاد داشته باشید که سخت شدن مواد قبل از ماشینکاری باعث افزایش زمان ماشینکاری و افزایش سایش ابزار می شود ، اما فولاد را می توان پس از ماشینکاری برای افزایش استحکام یا سختی محصول نهایی درمان کرد. گفته می شود ، مهم است که پیش از هرگونه درمان برنامه ریزی شده ای که باید برای دستیابی به خواص لازم برای قطعات خود استفاده کنید ، فکر کنید.
عملیات حرارتی
عملیات حرارتی به چندین فرآیند مختلف اشاره دارد که شامل دستکاری دمای فولاد برای تغییر خصوصیات مواد آن است. به عنوان مثال ، آنیل شدن است که برای کاهش سختی و افزایش انعطاف پذیری استفاده می شود و پردازش فولاد را آسان تر می کند. فرآیند بازپرداخت به آرامی فولاد را به دمای مورد نیاز گرم می کند و آن را برای یک دوره زمانی حفظ می کند. زمان و دمای مورد نیاز به آلیاژ خاص بستگی دارد و با افزایش میزان کربن کاهش می یابد. سرانجام ، این فلز به آرامی در کوره خنک می شود یا توسط مواد عایق احاطه می شود.
عادی سازی عملیات حرارتی می تواند استرس داخلی را در فولاد از بین ببرد و در عین حال استحکام و سختی بیشتری نسبت به فولاد آنیل داشته باشد. در طی فرآیند عادی سازی ، فولاد به دمای بالا گرم می شود و سپس هوا خنک می شود تا سختی بیشتری بدست آورد.
فولاد سخت شده یکی دیگر از فرآیند تصفیه حرارتی است ، شما آن را حدس زده اید ، فولاد را سخت می کند. همچنین قدرت را افزایش می دهد ، اما این ماده را شکننده تر می کند. فرآیند سخت شدن شامل گرم کردن آهسته فولاد ، خیساندن آن در دماهای بالا و سپس غوطه ور شدن فولاد در آب ، روغن یا محلول آب نمک برای خنک کننده سریع است.
سرانجام ، از فرآیند تصفیه حرارتی معتدل برای کاهش شکنندگی فولاد خاموش استفاده می شود. فولاد معتدل تقریباً با عادی سازی یکسان است: به آرامی در دمای انتخاب شده گرم می شود و سپس فولاد خنک می شود. تفاوت این است که دمای درجه حرارت پایین تر از سایر فرآیندها است که باعث کاهش شکنندگی و سختی فولاد معتدل می شود.
سخت شدن
سخت شدن بارش باعث افزایش استحکام عملکرد فولاد می شود. برخی از نمرات برخی از فولاد ضد زنگ ممکن است شامل مقدار pH در نام باشد ، به این معنی که آنها دارای خواص سخت شدن بارش هستند. تفاوت اصلی بین فولادهای سخت کننده بارش در این است که آنها حاوی عناصر اضافی هستند: مس ، آلومینیوم ، فسفر یا تیتانیوم. در اینجا آلیاژهای مختلف زیادی وجود دارد. به منظور فعال کردن خواص سخت شدن بارش ، فولاد به شکل نهایی شکل می گیرد و سپس تحت درمان سخت کننده سن قرار می گیرد. فرآیند سخت شدن پیری مواد را برای مدت طولانی گرم می کند تا عناصر اضافه شده را رسوب کند و ذرات جامد در اندازه های مختلف را تشکیل دهد و در نتیجه قدرت مواد را افزایش می دهد.
17-4PH (همچنین به عنوان 630 فولاد نیز شناخته می شود) نمونه ای رایج از نمرات سخت شدن بارش برای فولاد ضد زنگ است. آلیاژ حاوی 17 ٪ کروم و 4 ٪ نیکل و 4 ٪ مس است که به سخت شدن بارش کمک می کند. به دلیل افزایش سختی ، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی زیاد ، 17-4PH برای سکوهای عرشه هلیکوپتر ، تیغه های توربین و بشکه های زباله هسته ای استفاده می شود.
کار سرد
خواص فولاد نیز می تواند بدون استفاده از حرارت زیادی تغییر یابد. به عنوان مثال ، فولاد سرد با یک فرآیند سخت شدن کار قوی تر می شود. هنگامی که فلز از نظر پلاستیکی تغییر شکل می یابد ، سخت شدن کار رخ می دهد. این امر می تواند با چکش زدن ، نورد یا ترسیم فلز حاصل شود. در طول پردازش ، اگر ابزار یا قطعه کار بیش از حد گرم شود ، سخت شدن کار نیز به طور غیر منتظره ای رخ خواهد داد. کار سرماخوردگی همچنین می تواند عملکرد فولاد را بهبود بخشد. فولاد خفیف برای کار سرماخوردگی بسیار مناسب است.
اقدامات احتیاطی برای طراحی ساختار فولاد
هنگام طراحی قطعات فولادی ، یادآوری ویژگی های منحصر به فرد مواد مهم است. ویژگی هایی که آن را برای برنامه شما بسیار مناسب می کند ممکن است نیاز به در نظر گرفتن طراحی برای ساخت (DFM) داشته باشد.
به دلیل سختی مواد ، پردازش فولاد بیشتر از سایر مواد نرم تر (مانند آلومینیوم یا برنج) طول می کشد. برای بهینه سازی کیفیت ماشینکاری و به حداقل رساندن سایش ابزار باید از تنظیمات دستگاه صحیح استفاده کنید. در عمل ، این به معنای سرعت دوک کندتر و نرخ خوراک برای محافظت از قطعات و قالب های شما است.
حتی اگر خود پردازش را انجام ندهید ، هنوز باید درجه فولادی مناسب برای پروژه خود را ارزیابی کنید ، نه تنها از نظر سختی و قدرت ، بلکه با توجه به تفاوت در کارآیی. به عنوان مثال ، زمان پردازش فولاد ضد زنگ تقریباً دو برابر فولاد کربن است. هنگام تصمیم گیری در مورد نمرات مختلف ، باید در نظر بگیرید که کدام ویژگی ها بالاترین اولویت هستند و کدام یک از آلیاژهای فولادی به راحتی در دسترس هستند. نمرات معمولاً استفاده می شود ، مانند 304 یا 316 فولاد ضد زنگ ، دارای طیف گسترده تری از اندازه سهام برای انتخاب هستند و برای یافتن و خرید زمان کمتری طول می کشد.
----------------------------------------------------- پایان ---------------------------------------------------------
ویرایش توسط ربکا وانگ
