Kuinka valita ruostumatonta terästä käyttäviä työkaluja teollisuustehdaslaitoksiin?

Ruostumattoman teräksen ominaisuuksien ymmärtäminen ja niiden vaikutus työkalujen suorituskykyyn

Mitä tekee ruostumattomasta teräksestä valmistetut työkalut niin erityisiksi, johtuu niiden valmistusmateriaaleista, jotka ovat erinomaisen tärkeitä kaikenlaisessa teollisuustyössä. Näissä teräksissä olevan kromin määrän on oltava vähintään 10,5 %, jotta pinnalle muodostuisi suojaava oksidikerros. Tämä kerros korjautuu itsestään, kun se vaurioituu, mikä selittää, miksi ruostumaton teräs kestää niin hyvin ruostumista. Laadut, kuten 304 ja 316, toimivat erinomaisesti vaativissa olosuhteissa, kuten suolavedessä tai kemikaalien käytön yhteydessä. Vaikka tämä korroosionkestävyys varmasti pidentää työkalujen käyttöikää kosteissa tai kovissa olosuhteissa, sillä on kuitenkin haittapuolensa. Ruostumattoman teräksen koneistaminen vaatii erityisiä menetelmiä sen ainutlaatuisien ominaisuuksien vuoksi, mikä on otettava huomioon tuotannon suunnittelussa monilla valmistajilla.

Näiden työkalujen korkea vetolujuus, joka vaihtelee noin 500–800 MPa:n välillä, tarkoittaa, että ne kestävät suurta mekaanista rasitusta käytön aikana. Kuitenkin, koska nämä materiaalit kovettuvat työstön aikana hyvin helposti, oikeiden leikkausparametrien määrittäminen on ehdottoman välttämätöntä asianmukaisen koneistuksen saavuttamiseksi. Kun käyttäjä ajaa konetta liian hitaasti, materiaali kovettuu nopeasti juuri leikkausalueella, mikä johtaa nopeampaan työkalun kulumiseen. Toisaalta liian nopea työstö aiheuttaa monia ongelmia, sillä ruostumaton teräs johtaa lämpöä erinomaisesti. Sen lämmönjohtokyky on vain noin 15–25 W/mK, joten leikkausreunassa kertyy liiallista lämpöä. Ilman riittävää jäähdytysnesteiden käyttöä tämä lämpö vahingoittaa lopulta työkalun leikkausreunoja ja lyhentää niiden käyttöikää merkittävästi.

Gummiartoinen lastunmuodostuminen tekee tämän materiaalin käsittelyä entisestään vaikeammaksi, joten työntekijöiden on käytettävä erinomaisen teräviä leikkuukulmia välttääkseen tuon ärsyttävän kertymäreunan ongelman. Työpajan johtajat kohtaavat tässä vaikeita valintatehtäviä. Ruostumaton teräs -työkalut pysyvät puhtaammina pidempään ja kestävät paremmin kovien kemikaalien vaikutusta, mikä on erinomaista elintarviketeollisuudessa tai lääketieteellisissä sovelluksissa. Niiden hinta on kuitenkin huomattavasti korkeampi kuin tavallisten hiiliterästyökalujen, ja niiden koneistamiseen tarvitaan myös enemmän energiaa. Näiden työkalujen optimaalinen hyödyntäminen edellyttää, että niiden ominaisuudet sovitetaan tarkasti ruostumattoman teräksen käyttäytymiseen jännityksen ja paineen alaisena leikkausoperaation aikana. Useimmat kokemukselliset koneistajat tietävät, ettei tätä voida arvata – siihen vaaditaan todellista testausta ja säätöjä, jotka perustuvat tarkkaan työn vaatimuksiin.

Ruostumattoman teräksen työkalujen sovittaminen seosten luokkaan ja käyttötarkoitukseen

Oikean ruostumattoman teräksen työkalujen valinta vaatii tarkan sovituksen seoksen luokan ja käyttövaatimusten välille. Jokainen luokka tarjoaa erilaisia ominaisuuksia, jotka määrittävät työkalun suorituskyvyn:

• 304 ruostumaton teräs : Keskitasoinen korroosionkestävyys ja erinomainen muovautuvuus tekevät siitä sopivan elintarviketeollisuuden laitteisiin ja arkkitehtonisiin komponentteihin. Työkalujen on priorisoitava terävät leikkausreunat, jotta työkovettumista voidaan vähentää.
• 316 rostiton teräs : Molybdeenilla parannettu kloridikestävyys tekee siitä ihanteellisen merenkulku- tai kemikaaliympäristöihin. Työkalujen on oltava kovempia ja niissä on oltava kulumakestäviä pinnoitteita torjuakseen syövyttävät aineet.
• 420 nakkivalullinen teräs : Korkea hiilipitoisuus lisää kovuutta ja kulumiskestävyyttä, mikä tekee siitä optimaalisen kirurgisille välineille ja tarkkuusveitsille. Työkalun geometrian on vähennettävä lämmönmuodostumista tarkassa viimeistelyssä.

Sopimattomien työkalujen käyttö kiihdyttää kulumista—esimerkiksi 304-luokan leikkuutyökalujen käyttö 316-seoksilla aiheuttaa riskin liian aikaisesta terän sirontasta. Korkean rasituksen ilmailuliittimien (17-4PH) työstöön kovametallityökalut optimoitujen puristinpinnalla varustettuina estävät materiaalin tarttumista työkaluun. Aina tulee tarkistaa seoksen tekniset tiedot työkalun materiaalin jäykkyyden ja pinnoitteen yhteensopivuuden kanssa.

Optimaalisten työkalumateriaalien, geometrian ja pinnoitteiden valinta ruostumattomille teräksisille työkaluille

Kovametalli vs. korkean nopeuden teräs vs. keraami: kompromissit kovuudessa, sitkeydessä ja lämpövastuksessa

Oikeiden materiaalien valinta vaikuttaa merkittävästi koneiden suorituskykyyn ja työkalujen kestovuuteen. Karbidia pidetään hyvänä materiaalina, koska se säilyttää kovuutensa jopa noin 800 asteen Celsius-asteikolla ja kestää kulutusta niistä kovista seoksista, jotka kovenevat työstön aikana. NopeusTeräs (HSS) soveltuu paremmin sellaisiin työhön, joissa leikkaus ei ole jatkuva, mikä antaa sille suuremman murtumavastustuskyvyn, vaikka sen suurin sallittu leikkausnopeus on noin 30 metriä minuutissa. Keramiikka kestää lämpöä erinomaisesti ja selviytyy yli 1 200 asteesta, mutta se halkeilee helposti, jos leikkauksen aikana esiintyy värähtelyjä. Testasimme tätä todellisissa lentokoneosien valmistustehtävissä ja havaitsimme, että keramiikasta karbidiin siirtyminen leikkaustyökaluissa vähensi tuotantoaikaa noin 22 prosentilla, mikä merkitsee todellisia säästöjä valmistustoiminnoissa.

Geometrian perusteet: kallistuskulma, varakulma ja puristuslevyn muotoilu työstön aikana koveneville seoksille

Teräksen leikkuureunan geometrian oikea määrittäminen on ratkaisevan tärkeää, koska ruostumaton teräs kovettuu nopeasti koneistettaessa. Työkaluvalmistajat suosittelevat usein positiivisia kallistuskulmia välillä 12–15 astetta, koska nämä vähentävät leikkuuvoimia ja samalla pienentävät materiaalin taipumusta tarttua työkalun leikkuupintaan. Vapauskulmien tulisi olla yli 6 astetta, jotta työkalun toiminta pysyy sujuvana niissä alueissa, joissa kovettuminen alkaa lähes välittömästi kosketuksen jälkeen. Parhaat tulokset saavutetaan myös integroimalla työkalun suunnitteluun puristusurat, jotka auttavat kiertämään metallihiukkaset tiukasti eikä antamalla niiden lentää hallitsemattomasti ympäriinsä. Tämä on erityisen tärkeää työskenneltäessä austeniittisilla ruostumattomilla teräksillä, kuten 304SS:llä. Teollisuudessa on kerätty tietoa, jonka mukaan riittämätön lastunhallinta lisää kraaterikulumista noin 40 %, mikä ei ole kenenkään toivoma tilanne tuotantoympäristössä.

Pintakäsittelyn valintanäyttö: TiAlN-, AlCrN- ja nanokerrospintakäsittelyt ruostumattoman teräksen työstöön

AlCrN-pintakäsittelyt suoriutuvat paremmin kuin TiAlN-käsittelyt kosteissa olosuhteissa ja kestävät kloridipohjaista pinnoituspientä 316SS-materiaalissa. Nanokerrospintakäsittelyt pidentävät työkalun käyttöikää suurtehollisessa tuotannossa, mutta niiden käyttö edellyttää jäykkiä asennuksia.

Käytännöllinen valintakehys: Työpajan olosuhteista ruostumattoman teräksen työkalujen kestävyyteen

Kestävien ruostumattomasta teräksestä valmistettujen työkalujen valinta edellyttää ensin työpajan erityisten olosuhteiden arviointia. Korkea kosteus, kemikaalien vaikutus tai kovia hiukkasia sisältävät aineet kiihdyttävät kulumista – mikä edellyttää työn alle sopivia seosluokkia ja suojakäsitteitä. Rannikkoalueilla sijaitsevissa laitoksissa superausteniittiset seokset (6 % molyybdeenia tai enemmän) kestävät kloridien aiheuttamaa pistekorroosiota, kun taas elintarviketeollisuuden tehtaissa hyödynnetään elektropoloidun 316L-teräksen pintoja, jotka estävät bakteerien tarttumista.

Anna etusija työkaluille, jotka on suunniteltu juuri teidän toimintanne rasitteita varten:

• Materiaalinen yhteensopivuus : Sovita työkalun perusmateriaali (esim. mikrojyväinen kovametalli) työkappaleen kovuuteen
• Ympäristönsuojat : Määritä PVD-pinnoitteet, kuten AlCrN korkealämpöiselle leikkaukselle tai CrN kemikaalikestävyyden varmistamiseksi
• Ylläpitoprotokollat : Käytä ultraäänipesukertoja ja kosteudensäädettyä säilytystä

Korroosioon liittyvät työkaluviat maksavat valmistajille vuosittain 740 000 dollaria. Laajenna työkalujen käyttöikää yli 40 % toteuttamalla ennakoiva ympäristöön sopeutuminen – esimerkiksi asentamalla ilmanpoistimet hiomiasemien läheisyyteen tai käyttämällä korroosiota estäviä leikkuunestemaita. Tämä systemaattinen lähestymistapa muuttaa työpajan rajoitteet kestävyyden edistäjiksi ja vähentää vaihtokustannuksia 19 % viiden vuoden aikana.

UKK

Mikä on ruostumattomasta teräksestä valmistettujen työkalujen pääetua?

Ruostumattomat terästyökalut tarjoavat erinomaista korroosionkestävyyttä, mikä pitää niiden käyttöikää pidemmäksi kosteissa tai kovissa ympäristöissä. Niitä käytetään erityisesti suolavedessä tai kemikaalien käsittelyssä.

Miksi ruostumattoman teräksen koneistaminen on haastavaa?

Ruostumattoman teräksen työkovettumisominaisuus ja alhainen lämmönjohtokyky vaativat erityisiä menetelmiä ja leikkausparametrien huomioimista työkalujen kulumisen ja vaurioitumisen estämiseksi.

Mitä tekijöitä tulisi ottaa huomioon ruostumattomasta teräksestä valmistettujen työkalujen valinnassa?

Valitse sopiva seosluokka sovelluksen vaatimusten, työkalumateriaalin yhteensopivuuden, ympäristöolosuhteiden ja optimaalisen suorituskyvyn ja kestävyyden varmistamiseksi tarvittavien pinnoitteiden perusteella.