Обрабатываемые материалы

Обработка стали

Сталь — сплав железа с углеродом (до 2,1%) и другими химическими элементами.
Легированные стали – сплавы на основе железа, в состав которых специально введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства.
Легирующие элементы – химические элементы, специально введенные в сталь для получения требуемых строения, структуры, физико-химических и механических свойств.
Основные легирующие элементы – Mn, Si, Cr, Ni, Mo, W, Co, Cu, Ti, V и др.
Примеси – химические элементы, перешедшие в состав стали в процессе её производства как  технологические добавки или как составляющие шихтовых материалов.

Классификация

Конструкционная сталь — это сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами.

Инструментальная углеродистая сталь — сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента.

Важная информация об обработке сталей

Нелегированные и низколегированные стали являются мягкими и вязкими. Для их обработки используйте острый инструмент с позитивной (положительной) геометрией передней режущей кромки.
Высоколегированные стали имеют высокую твердость и прочность. Для увеличения стойкости, при их обработке, необходимо использовать инструмент с износостойкими покрытиями.
Инструментальные стали закаливаются до различной твердости. Необходимо учитывать марку обрабатываемой стали и ее твердость для корректного выбора инструмента.

Обработка нержавеющей стали

Нержавеющая сталь — сложнолегированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Основной легирующий элемент нержавеющей стали — хром Cr (12-20 %); помимо хрома, нержавеющая сталь содержит элементы, сопутствующие железу в его сплавах     (С, Si, Mn, S, Р), а также элементы, вводимые в сталь для придания ей необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo).
Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома: при его содержании 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % — коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах, в частности, в азотной кислоте крепостью до 50 %.
Причина коррозионной стойкости нержавеющей стали объясняется, главным образом, тем, что на поверхности хромсодержащей детали, контактирующей с агрессивной средой, образуется тонкая плёнка нерастворимых окислов, при этом большое значение имеет состояние поверхности материала, отсутствие внутренних напряжений и кристаллических дефектов.

Классификация

По химическому составу нержавеющие стали делятся:

  • хромистые, которые, в свою очередь, по структуре делятся на:
  • мартенситные;
  • мартенситно-ферритные;
  • ферритные;
  • хромоникелевые:
  • аустенитные;
  • аустенитно-ферритные;
  • аустенитно-мартенситные;
  • аустенитно-карбидные.
  • хромомарганцевоникелевые (классификация совпадает с хромоникелевыми нержавеющими сталями).

Почему нержавеющие стали так плохо обрабатываются?

Большинство нержавеющих сталей самоупрочняется при деформации, в том числе при снятии стружки. Степень наклепа уменьшается по мере удаления от места деформации. В зоне резания твердость может увеличиваться на 100%, особенно при неправильном выборе инструмента.
Нержавеющие стали плохо проводят тепло, что приводит к более высоким температурам в зоне резания, чем при обработке, например, стали такой же твердости.
Высокая прочность этих сталей ведет к большим нагрузкам на режущую кромку инструмента. Вместе с плохой теплопроводностью и наклепом это обуславливает низкую обрабатываемость этих сталей резанием.
Нержавеющие стали склонны к налипанию на поверхность режущего инструмента.
Трудности со стружкодроблением и образованием заусенцев из-за высокой прочности также являются одной из особенностей этих сталей.

Важная информация по обработке нержавеющих сталей

Для сверления используйте сверла с внутренним подводом СОЖ. Это позволит сохранить минимальную степень самоупрочнения нержавеющей стали при обработке в пределах 10%.
При более высоких подачах отвод тепла из зоны резания больше. Необходимо это помнить при устранении сложностей, возникающих при обработке нержавеющей стали.
При назначении скорости резания всегда начинайте с нижних рекомендуемых значений, так как разные партии заготовок могут обрабатываться на различных режимах. Также учитывайте, что для более глубоких отверстий необходимо уменьшать скорость на 10-20% от рекомендуемых значений.
При нарезании резьбы в дуплексных и высоколегированных нержавеющих сталях используйте нижние значения рекомендуемых диапазонов. 
Используйте по возможности минеральное масло, если приходится применять эмульсию, то ее концентрация должна быть не менее 8%.
Первым выбором при обработке нержавеющей стали является инструмент с покрытием, так как он лучше препятствует образованию нароста.
Не используйте изношенный инструмент, так как это увеличивает наклеп материала при обработке и приводит к поломке инструмента.

Обработка чугуна

Чугун — сплав железа с углеродом (содержанием обычно более 2,14 %), характеризующийся эвтектическим превращением. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита.

Чугуны по своей структуре бывают:

В зависимости от содержания углерода, связанного в цементит, различают несколько видов чугуна:

  • белый чугун (с белым изломом), в котором углерод находится в виде цементита;
  • половинчатый чугун;
  • перлитный серый чугун;
  • ферритно-перлитный серый чугун;
  • ферритный серый чугун.

Легирующие элементы

Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.) для повышения эксплуатационных, прочностных характеристик или придания чугуну необычных свойств (жаропрочности, износостойкости, коррозионной стойкости, жаростойкости, немагнитности и так далее). Легированные чугуны определяют в классы в соответствии с содержанием в них основных легирующих элементов — никелевые, хромистые, алюминиевые и т.д. По уровню легирования различают низколегированные, в которых общее количество легирующих элементов меньше 2,5%, среднелегированные (2,5—10%) и высоколегированные (более 10%). Низколегированные чугуны содержат в себе бейнитную или перлитную структуру матрицы; среднелегированные – чаще всего мартенситную; высоколегированные — почти всегда ферритную или аустенитную.
Легирование чугуна никелем и хромом, к примеру, повышает его тепло – и коррозионную стойкость, вязкость и прочность. Легирующие элементы делятся на карбидообразующие и графитообразующие. Легирование существенным образом влияет на обрабатываемость чугунов.

Область применения

Тяжелонагруженные коленчатые валы дизельных, в том числе автомобильных двигателей, к которым предъявляют высокие требования по статической и усталостной прочности. Чугун особенно выгодно использовать для изготовления деталей, работающих на сжатие. Станкостроение и тяжелое машиностроение (станины станков, разнообразные корпусные детали), автомобильная промышленность и сельскохозяйственное машиностроение, санитарно-техническое оборудование (отопительные радиаторы, трубы, ванны) и др.
Из чугунов изготавливаются различные детали, например блоки цилиндров двигателей, корпуса насосов и клапанов. Как правило, чугун используется там, где необходимо получить деталь сложной формы и достаточной прочности.

Важная информация об обработке чугуна

Большинство чугунов, благодаря наличию графита в структуре, легко обрабатываются резанием, так как графит позволяет получить короткую «сыпучую» стружку и улучшает смазывание режущей кромки.
Для обработки чугунов в основном используется инструмент с отрицательным или небольшим положительным значением переднего угла.
Инструмент с покрытием имеет существенно большую стойкость из-за преобладания при обработке абразивного износа.
В большинстве случаев обработка может выполняться без СОЖ.
Основными сложностями при обработке являются неравномерный припуск на отливках, наличие литейной корки и включений песка.

Обработка алюминиевых сплавов

Обработка алюминиевых сплавов характеризуется следующими особенностями: высокие скорости резания, низкие усилия, минимальный износ режущего инструмента, сравнительно низкая температура резания.
Для обработки алюминия лучше всего использовать режущие инструменты со специально разработанной геометрией. Также можно использовать обычные режущие инструменты, но в этом случае сложно достигнуть необходимого качества поверхности и избежать образования на режущей кромке нароста.

Легирующие элементы

Алюминиевые сплавы, сохраняя все достоинства алюминия, отличаются большей прочностью и характеристиками, необходимыми в эксплуатации. К основным легирующим элементам в сплавах алюминия относятся медь, цинк, магий, марганец. Сильное влияние на литейные характеристики алюминиевых сплавов, оказывает уровень и количество примесей кремния с железом. По способу производства изделий А. с. можно разделить на 2 основные группы: деформируемые (в т. ч. спечённые А. с.) для изготовления полуфабрикатов (листов, плит, профилей, труб, поковок, проволоки) путём деформации (прокатки, ковки и т. д.) и литейные — для фасонных отливок. В состав деформируемых А. с. входят т. н. спечённые (вместо слитка для дальнейшей деформации используют брикет, спечённый из порошков) А. с. (в 1967 в США объём производства составил около 0,5% ). Имеются 2 группы спечённых А. с. Промышленного значения: САП (спечённая алюминиевая пудра) и САС-1 (спечённый алюминиевый сплав). Промышленные литейные сплавы делятся на термически упрочняемые и неупрочняемые.

Область применения

Алюминий является вторым по используемости металлом. Причиной этому служит привлекательное сочетание низкой плотности, высокой прочности, хорошей проводимости и простоты утилизации.

Важная информация об обработке алюминиевых сплавов

При обработке алюминиевых сплавов необходимо использовать инструмент с острыми режущими кромками и позитивной геометрией.
Правильный выбор скорости резания и подачи очень важны для снижения образования нароста и улучшения стружкодробления. 
Для обработки алюминиевых сплавов с содержанием кремния больше 6% обладающих абразивными свойствами, необходимо использовать инструмент с покрытием.
Использование СОЖ важно при обработке алюминиевых сплавов.

«       »