ЦНЦ струг за стругање нерђајућег челика: избор машине, алати и параметри сечења

Нерђајући челик је материјал који користим за мерење крутости машине у стварном свету. Не можете то лажирати. Ако вретено има вибрације, ако је превис алата предугачак, ако је проток расхладне течности недовољан — нерђајући челик ће изложити сваки од ових проблема у завршној обради површине, и то ће учинити брже од било ког другог уобичајеног материјала радног предмета. Након више од деценије снабдевања ЦНЦ струговима произвођачима хемијских, прехрамбених машина и медицинских уређаја широм Тајланда, Вијетнама и Индије, научио сам једну ствар: нерђајући челик не опрашта слабе спецификације и не опрашта слабе машине.

Зашто је нерђајући челик један од најтврђих материјала за укључивање ЦНЦ струга

Нерђајући челик је тешко обрађивати из четири разлога за мешање. Прво, брзо се стврдњава: деформација из сваког пролаза резања оставља тврђи подповршински слој кроз који се мора пресећи следећи пролаз. Друго, његова топлотна проводљивост је отприлике једна трећина од угљеничног челика, тако да се топлота концентрише на ивици сечења, а не да се распршује у радни предмет или струготину. Треће, нерђајући материјал је склон нагомилавању ивица (БУЕ) — материјал радног комада се завари за врх уметка, уништавајући геометрију и завршну обраду површине. Четврто, дуктилност која чини нерђајући материјал вредним у раду производи дугачке, жилаве струготине које се омотавају око алата и радног предмета ако се не управља ломљењем струготине. Сваки од ових фактора се погоршава када сама машина у једначину дода вибрације или термичку нестабилност.

Нерђајући челик је место где сазнајем које машине испуњавају своје спецификације, а које не. Бројеви на папиру изгледају слично на многим машинама у нашем ценовном рангу. Завршна обрада дела од 316Л после два сата производње говори сасвим другу причу.

Три породице од нерђајућег челика и како се разликују у обрадивости

Не сече се сви нерђајући челици на исти начин. Избор степена који је извршио инжењер дизајна вашег купца има директне последице на начин на који постављате струг и колико плаћате трошкове алата по делу.

Разлика између 316Л и 304 је она коју многи купци потцењују. Да, изгледају слично на табели тврдоће. Али 316Л садржи молибден, који значајно повећава његову жилавост и отпорност на сечење. Практично: исти уметак који траје 45 минута окрећући 304 може издржати 25 минута на 316Л под идентичним параметрима. Захтев за обртним моментом вретена при истој брзини сечења је мерљиво већи. Ако цитирате послове који прелазе између 304 и 316Л без подешавања брзина или очекиваног века трајања алата, или остављате новац на столу или апсорбујете трошкове који би требало да буду у вашој цени.

Избор машине: 4 спецификације које су најважније за нерђајући челик

Обртни момент вретена при ниској до средњој брзини (не само максимални број обртаја у минути)

Спецификација вретена коју већина продаваца наводи је максимални број обртаја у минути. За стругање нерђајућег челика, то је близу најмање корисног броја на листу. Оно што је битно је расположив обртни момент у опсегу ниске до средње брзине — обично 500 до 2.000 о/мин — где се одвија већина грубих окретања од нерђајућег челика.

При препорученим брзинама сечења за сваки разред:

• 304 нерђајући: 150–250 м/мин

• 316Л нерђајући: 100–180 м/мин

• 17-4ПХ: 80–150 м/мин

• 2205 дуплекс: 80–120 м/мин

Део Ø100 мм који се окреће брзином од 150 м/мин захтева приближно 478 о/мин. Машина треба да испоручи свој номинални обртни момент при тој брзини, а не при 3.500 о/мин. Многи купци гледају на номиналну снагу (кВ) и претпостављају да следи обртни момент — али машина са вретеном велике брзине оптимизованом за алуминијум може имати криву обртног момента која нагло пада испод 1.500 о/мин. На нерђајућем челику, то значи застој вретена, клепетање или преоптерећење током тешке грубе обраде.

Када одредим машину за купца који ради нерђајуће стругање, тражим да видим криву обртног момента и брзине, а не само натписну плочицу. Подручје равног обртног момента треба да покрије радни опсег обртаја за делове који се производе.

Чврстост машине: коси кревет у односу на раван лежај за нерђајући рад

И коси и равни ЦНЦ струг се успешно користе за стругање нерђајућег челика. Питање је која геометрија одговара вашој мешавини делова и производном окружењу.

Предности косих кревета за нерђајући материјал:

• Евакуација струготине уз помоћ гравитације одржава зону сечења чистијом — критично за дугачке, жилаве нерђајуће струготине

• Геометрија стуба алата омогућава краћи препуст, што смањује полугу коју силе сечења примењују на лежај вретена

• Акумулација струготине на клизним стазама — примарни извор микро-вибрација на машинама са равним лежајем током рада са нерђајућим материјалом — значајно је смањена

30° наспрам 45° коси лежај: Кревет од 30° обезбеђује већу структурну крутост на попречном пресеку кревета у поређењу са дизајном од 45°. Ово је посебно важно код тешке грубе обраде нерђајућих делова великог пречника (Ø200мм+) и испрекиданих резова, као што је токарење одливака са прирубницама са неравним материјалом. За завршне пролазе и радове мањег пречника, оба угла раде еквивалентно.

Имао сам муштерију у Индији која је окретала 304 нерђајуће прирубнице на машини са равним лежајем. Добијали су Ра1.6 у добром дану, Ра3.2 у лошем. Варијација је долазила од накупљања струготине на клизним стазама што је изазвало микровибрације. Преместили смо их у коси кревет ТК50. Исти уметци, исти параметри. Ра0,8 доследно. То није проблем параметара сечења – то је проблем геометрије машине и невидљив је док не промените машину.

Брзина протока расхладне течности: Минимум 80 Л/мин за нерђајући материјал

Брзина протока расхладне течности је спецификација о којој ме најмање често питају и која има највећи утицај на стругање нерђајућег челика. Многи стандардни ЦНЦ стругови се испоручују са пумпама расхладне течности које испоручују 40–60 Л/мин. За алуминијум или угљенични челик, то је довољно. За нерђајући челик, није.

Три функције расхладне течности у стругању нерђајућег челика су:

1. Екстракција топлоте — одржавање уметка испод температуре на којој ПВД премази почињу да се разграђују и БУЕ се формира

2. Подмазивање на интерфејсу чип-алат — смањење трења које доводи до очвршћавања у под-површинском слоју

3. Испирање струготине — усмеравање дугих, дуктилних струготина од алата и стезне главе пре него што се омотају и изазову оштећење или геометријску грешку

Ниједна од ових функција се не скалира линеарно са брзином протока, али све оне имају праг испод којег се перформансе брзо деградирају. На основу нашег искуства у свим инсталацијама купаца, 80 Л/мин је практични минимум за континуирано окретање нерђајућег челика. За делове великог пречника (Ø300мм+) или грубо сечење велике дубине, пожељно је 100 Л/мин или више.

Концентрација расхладне течности је негламурозан детаљ о коме нико не говори у дискусијама о избору машине. Препоручујемо 8–12% концентрацију полусинтетичке или синтетичке расхладне течности за нерђајући материјал. Испод 5%, пружате термални шок без правог подмазивања. Изнад 15%, пена омета евакуацију струготине и заклања зону сечења током прегледа. Звучи тривијално све док не проведете два сата у потрази за дефектом завршне обраде за који се испостави да је разблажен резервоар расхладне течности.

Сила стезања стезне главе за нерђајуће отковке

Отковци од нерђајућег челика — тела вентила, импелери пумпе, прирубнице — стижу са каменцем и тврдим местима на површини. Ручне стезне главе са три чељусти са истрошеним механизмом за померање могу да изгубе силу стезања током циклуса сечења јер се радни предмет вуче великим силама резања. Резултат је микро-клизање: део се лагано ротира у стезној глави, стварајући отицање на готовим пречникима.

Хидрауличне стезне главе одржавају константан притисак стезања без обзира на технику руковаоца и одолевају динамичким силама тешке грубе обраде. За нерђајуће отковке изнад Ø150 мм, хидраулична стезна глава није луксуз – то је разлика између доследне тачности првог дела и хроничне прераде. СЗГХ-6180 се, на пример, испоручује са хидрауличном стезном главом од 20 инча као стандардном опремом, посебно зато што су његове циљне апликације — велика тела пумпе и кућишта вентила — увек нерђајући отковци.

Препоручени ЦНЦ стругови за нерђајући челик по породици делова

Прирубнице и дискови од нерђајућег челика (Ø50–Ø500мм)

Препоручено: СЗГХ-ТК50

ТК50 је наша примарна препорука за окретање прирубница и дискова од нерђајућег челика. Кључне спецификације: окретање Ø500мм, отвор вретена Ø66мм, капацитет шипке Ø50мм, максимални вретено од 3.500 о/мин, мотор вретена од 11кВ, купола са 8 станица, доступна у конфигурацији са косим лежајем од 30° или 45°, тежина машине 3.200 кг. Тежина машине је битна — она је замена за масу ливења и структурно пригушивање, а оба смањују склоност брбљању код нерђајућег челика.

Купола са 8 станица омогућава наменске станице за грубо, полузавршно и завршно уметање плус шипку за бушење и алат за урезивање без подешавања за промену алата. За производњу прирубница од нерђајућег челика са високом мешавином, ово смањује време циклуса по делу елиминишући прекиде замене алата.

Осовине и дугачке шипке од нерђајућег челика

Препоручено: СЗГХ-6150

За осовине од нерђајућег челика дужине од 500 мм до 3.000 мм, СЗГХ-6150 струг са равним лежајем са ослонцем за задњи део је одговарајућа платформа. Дуги, витки радни комади од нерђајућег челика се савијају под силама резања — ослонац за задњи део и стабилни ослонци су неопходни за одржавање конзистентности пречника дуж дужине дела. Конфигурација равног лежаја 6150 омогућава кретање задњег стожера по целој дужини и лако стабилно позиционирање за одмор, што дизајн косих кревета може да искомпликује.

За окретање вратила, комбинација централног притиска задњег стожца и правилног протока расхладне течности је оно што спречава да се радни предмет скрене у треперење. Ми конфигуришемо 6150 са расхладном течношћу високог протока као стандардом за примене у нерђајућим вратилима.

Велики одливци од нерђајућег челика и тела пумпи (Ø500мм+)

Препоручено: СЗГХ-6180

СЗГХ-6180 је направљен за окретање нерђајућег челика великог пречника, велике силе: окретање Ø800 мм, проврт вретена Ø130 мм, мотор вретена од 11 кВ, тежина машине 6.200 кг, стандард хидрауличке стезне главе од 20 инча. Тела пумпе, велика кућишта вентила и прирубнице хемијског реактора у дуплексу 316Л или 2205 су циљеви дизајна. Хидраулична стезна глава испуњава захтеве стезања нерђајућих отковака са испрекиданим спољним површинама. Са 6.200 кг, маса машине обезбеђује природно пригушивање у односу на прекинуте силе резања карактеристичне за одливке за грубо стругање.

Мале нерђајуће компоненте са глоданим карактеристикама

Препоручено: СЗГХ-46З

Када нерђајући делови захтевају и токарене и глодане карактеристике — унакрсне рупе, равне, уторе за кључеве, радијалне прикључке — СЗГХ-46З маса за стругање и глодање у потпуности елиминише подешавање друге операције. Под углом од 45°, Ц-оса и погонски алати омогућавају потпуну машинску обраду у једном стезању. За компоненте медицинских уређаја и хемијска уградна тела у 316Л која захтевају и окретање и унакрсно бушење, ово елиминише руковање међу операцијама, главни извор грешке померања датума и концентричности у радним токовима са две машине.

Препоруке за алате за стругање нерђајућег челика

Одабир уметака и параметри сечења су тамо где се нерђајуће стругање добија или губи на нивоу процеса. Табела у наставку покрива четири најчешћа разреда у операцијама грубе и завршне обраде.

Зашто ПВД премаз, а не ЦВД, за нерђајући челик:

ЦВД (хемијско таложење паром) премази — ТиЦН/Ал₂О₃ — наносе се на високој температури и производе стање напона при притиску у слоју премаза. Одлични су за брзо окретање ливеног гвожђа и угљеничног челика. За нерђајући челик, проблем је термичка осетљивост: нерђајући материјал концентрише топлоту на ивици сечења, а затезни напон у ЦВД премазима их чини подложнијим микро-пукотинама у повременом термичком циклусу који карактерише стругање нерђајућег челика хлађеног водом.

ПВД премази (ТиАлН, АлТиН) се наносе на нижим температурама и производе заостали напон притиска који се одупире ширењу прслине. Они задржавају своју тврдоћу на вишим температурама у односу на дебљину премаза, а оштрија припрема ивица која је могућа са ПВД-ом је компатибилна са позитивним геометријама грабуља потребним за минимизирање радног очвршћавања у нерђајућим материјалима. У пракси, ПВД уметци на нерђајућем челику стално трају ЦВД уметке упркос нижој номиналној тврдоћи премаза.

Уобичајене грешке при окретању нерђајућег челика

Након прегледа подешавања клијената од Бангкока до Пуне, исте грешке се понављају. Већина њих нису проблеми са опремом – то су процесне одлуке донете без довољно информација о томе како се нерђајући материјал понаша.

• Брзина сечења је прениска. Најчешћа грешка коју видим. Оператери забринути због хабања алата смањују Вц. Испод минимума за нагиб — око 100 м/мин за 316Л — не сечете чисто; трљаш. Радни предмет се стврдњава брже него што уклањате материјал. Следећи пролаз сече тврђи материјал. Животни век уметка се сруши, а део не испуњава толеранције димензија. Рад правилном или мало већом брзином смањује очвршћавање при раду и, супротно интуицији, продужава век алата.

• Недовољна концентрација расхладне течности. Рад са концентрацијом од 3–5% на нерђајућем материјалу обезбеђује термички шок, али недовољно подмазивање. БУЕ се развија брже, завршна обрада површине деградира, а оператери повећавају Вц да би компензовали — што даље убрзава хабање уметка. Контролишите концентрацију резервоара рефрактометром у свакој смени када радите без нерђајућег челика.

• Брзина убацивања је прениска. Смањење увлачења испод прага за стањивање струготине оставља уметак да трља уместо да се сече. Као и низак Вц, ниско напајање погоршава очвршћавање и топлоту трења. За већину грубог стругања од нерђајућег челика, 0,20 мм/обр. је практичан минимални помак.

• Одложено ломљење струготине. Нерђајући чипови су дуктилни и дуги. Оператери који раде без ефикасне стратегије ломљења струготине проналазе струготине које се омотавају око радног предмета или алата, дају завршну обраду и повремено извлаче део из стезне главе. Ако ваш чип бреак не ради на почетку смене, неће се побољшати током смене.

• Наставак сечења са истрошеним уметком. Нерђајући челик је посебно неумољив за досадне алате. Истрошена ивица повећава силу резања, подиже топлоту и погоршава очвршћавање при раду — стварајући повратну петљу која брзо уништава завршну обраду површине. Успоставите конзистентан индекс века трајања алата (минута сечења или броја делова) и промените уметке пре, а не после, они достигну праг деградације.

• Игнорисање вибрација у првом делу. Клепетање при стругању нерђајућег челика није сметња — то је сигнал да подешавање има структурални проблем: прекомерни превис алата, недовољно стезање или проблем са лежајем вретена. Пролазак кроз њега производи отпад, неприхватљиве делове.

СЗГХТЕЦХ линија за обраду нерђајућег челика

Сви модели: ЦЕ сертификовани, управљање квалитетом ИСО 9001, 12-месечна гаранција, рок испоруке 20–35 радних дана.

Често постављана питања

П1: Који ЦНЦ струг је најбољи за окретање нерђајућег челика 316?

За већину стругања 316Л — прирубнице, тела вентила, фитинге у опсегу Ø50–Ø500 мм — моја прва препорука је струг са косим лежајем СЗГХ-ТК50. Геометрија косог лежаја вам даје евакуацију струготине уз помоћ гравитације, краћи препуст алата и смањену микро-вибрацију у поређењу са машинама са равним лежајем, што је све значајно за 316Л. Вретено од 11кВ испоручује адекватан обртни момент у опсегу од 500–1500 о/мин где се дешава грубо окретање од 316Л. За делове изнад Ø500 мм — на пример велика тела пумпе — СЗГХ-6180 са хидрауличном стезном главом од 20 инча је права платформа.

П2: Коју брзину резања треба да користим за ЦНЦ окретање нерђајућег челика 304?

За нерђајући челик 304 са ПВД обложеним карбидним уметцима и расхладном течношћу, препоручујем 150–250 м/мин. Грубо стругање при 180–220 м/мин са 0,25–0,40 мм/обр. и дубином реза 2–5 мм. Завршна обрада при 200–250 м/мин са 0,10–0,18 мм/обр. и дубином од 0,3–1,0 мм. Кључна грешка је спуштање испод 150 м/мин из опреза — испод тог прага, 304 рад се стврдњава брже него што уклањате материјал, а животни век уметка нагло опада.

П3: Зашто нерђајући челик узрокује очвршћавање и како то утиче на ЦНЦ стругање?

Аустенитни нерђајући челици (304, 316Л) имају нестабилну кристалну структуру која се трансформише под механичком деформацијом — исто својство које их чини чврстим и дуктилним у раду. Током стругања, пластична деформација резања ствара очврснути слој непосредно испод обрађене површине. Следећи пролаз сечења наилази на овај тврђи материјал, који захтева веће силе резања и ствара више топлоте. Циклус се спаја: више деформација ствара више очвршћавања. Практични ефекат је да ако ваша брзина резања или увлачење падне испод прага за чисто формирање струготине, сваки пролаз је теже направити од претходног, животни век алата се смањује, а тачност димензија помера. Исправна брзина, адекватан помак и оштри уметци су три контроле које прекидају овај циклус.

П4: Да ли треба да користим ЦНЦ струг са косим креветом или равним креветом за нерђајући челик?

За већину типова делова од нерђајућег челика испод Ø500 мм — прирубнице, делови дискова, фитинги, кућишта — струг са косим лежајем је бољи избор. Нагнута геометрија уклања струготине из зоне сечења путем гравитације, елиминише збијање струготине на клизним стазама (главни извор микро-вибрација у машинама са равним лежајем на нерђајућим материјалима) и омогућава краће, чвршће поставке алата. За дугачке осовине које захтевају задњи део и стабилан ослонац, или делове веома великог пречника, машина са равним лежајем као што је СЗГХ-6150 или СЗГХ-6180 је практичнија. Тачан одговор зависи од ваше мешавине делова, а не од универзалне преференције.

П5: Која брзина протока расхладне течности ми је потребна за ЦНЦ окретање нерђајућег челика?

Најмање 80 Л/мин расхладне течности. За грубу обраду великог пречника (Ø300 мм+) или са великом брзином уклањања материјала, 100 Л/мин или више. Једнако важно: одржавајте концентрацију расхладне течности на 8–12% полусинтетичке или синтетичке. Испод 5% концентрације губите функцију подмазивања и БУЕ се агресивно формира. Изнад 15%, пењење омета евакуацију струготине. Проверите концентрацију рефрактометром — сваке смене за наменску производњу нерђајућег челика.

П6: Који премаз уметка је најбољи за окретање нерђајућег челика?

ПВД премаз — посебно ТиАлН или АлТиН — константно надмашује ЦВД премаз на нерђајућем челику. ЦВД премази су одлични за ливено гвожђе и угљенични челик, али се примењују на високим температурама које производе заостали затезни напон у слоју премаза. У термичком циклусу нерђајућег стругања хлађеног водом, овај напон чини ЦВД премазе склонијим микро-пукотинама. ПВД премази имају заостало напрезање при притиску, отпорни су на ширење пукотина и подржавају оштрију геометрију ивица са позитивним нагибом која је потребна за нерђајући материјал да би се смањило очвршћавање. Припрема ивице је важна колико и хемија премаза: користите оштру, брушену ивицу — а не тешку ивицу — за нерђајући материјал.

П7: Да ли СЗГХ-ТК50 може да издржи континуирано окретање прирубница од нерђајућег челика 316Л?

Да, и ово је један од његових примарних случајева употребе дизајна. Вретено од 11 кВ ТК50 са адекватним обртним моментом при малим брзинама, масом машине од 3200 кг и геометријом косог лежаја подноси трајне силе резања грубе обраде од 316Л. Купола са 8 станица омогућава комплетно подешавање алата — две грубе станице, полузавршну станицу, завршну станицу, шипку за бушење и алат за урезивање — без измене алата у средини, што је важно за продуктивну производњу прирубница. Купци у Индији и Вијетнаму тренутно користе прирубнице од 316Л на ТК50 у вишесменској производњи. Стандардни систем расхладне течности задовољава минимум од 80 Л/мин; препоручујемо надоградњу на опцију високог протока за непрекидну производњу нерђајућег челика у три смене.

П8: Које је време испоруке за СЗГХТЕЦХ ЦНЦ стругове конфигурисане за рад од нерђајућег челика?

Стандардно време испоруке је 20-35 радних дана од потврде поруџбине и депозита. Машине конфигурисане посебно за нерђајући челик — са пумпама за расхладну течност високог протока, хидрауличном стезном главом и транспортером за струготине — праве се по наруџбини. Не препоручујемо набавку са залиха за нерђајуће апликације јер расхладна течност и спецификације за стезање морају да одговарају вашим величинама делова и обима производње. За купце у Тајланду, Вијетнаму и Индији, успоставили смо руте за шпедицију и можемо да обезбедимо ЦИФ цене. Контактирајте нас за дискусију о конфигурацији машине пре него што наручите: разговор о конфигурацији обично штеди време у поређењу са модификацијама након испоруке.

Затражите понуду