Обработка нержавеющей стали на токарном станке

Особенности обработки нержавеющей стали на токарных станках

Нержавеющую сталь обрабатывают уже более 100 лет, но до сих пор эта процедура сопряжена с технологическими сложностями. Из нержавейки выполняют множество деталей, постепенно вытесняющих углеродистую сталь, которая уже не выдерживает возрастающие нагрузки: для современных механизмов порог прочности углеродистых сталей слишком низок. Прочность и стойкость нержавейки, которая не меняет своих свойств при высокой температуре, давлении и воздействии агрессивных сред, влечет за собой сложность ее механической обработки.

Особенности обработки нержавеющей стали

Твердость и предел растяжимости нержавеющей стали и углеродистой почти одинаковы. Однако совпадают лишь механические значения. Отличается микроструктура, способность к упрочнению во время обработки, устойчивость к коррозии.

При обработке резанием нержавейка сначала упруго деформируется, потом обрабатывается легко, после чего переходит в стадию упрочнения. На этой стадии резание возможно только при значительном увеличении усилий. Все эти стадии проходит во время обработки и обычная сталь, но высоколегированная упрочняется намного заметнее.

Главные проблемы при токарной обработке стали:

  • деформационное упрочнение;
  • удаление стружки;
  • ресурс рабочего инструмента.

Вязкость. Дополнительную сложность обработке придает пластичность сталей, особенно характерная для жаропрочных марок. Стружка не обламывается, как у углеродистой стали, а завивается длинной спиралью.

Низкая теплопроводность. Слабая теплопроводность нержавейки — ее преимущество при использовании, но недостаток при обработке. В месте резания температура значительно увеличивается, поэтому необходимо охлаждать металл с помощью специальных жидкостей. Они не только устраняют жар, но и предупреждают образование наклепа, облегчают обработку. Наклеп появляется на рабочем инструменте, изменяет его форму и приводит в негодность. Поэтому чаще всего легированные стали обрабатывают на невысоких скоростях и специальными инструментами.

Сохранение свойств. При воздействии жара сталь не теряет твердость и прочность. Это свойство наиболее выражено у жаропрочных сталей и в комбинации с наклепом оно вызывает скорейший вывод из строя резаков, не дает возможность работать на больших скоростях.

Абразивные соединения. В составе нержавеющей стали присутствуют карбидные и интерметаллические соединения микроскопической величины. Повышенная твердость делает их подобием абразива. Резаки стачиваются и требуют постоянной правки и переточки. Трение при токарной обработке нержавейки на порядок больше, чем во время точения углеродистых сплавов.

Неравномерное упрочнение. В процессе точения материал упрочняется неравномерно. Это не очень важно при обработке маленьких деталей. Но серьезно скажется на качестве вала или другой крупной детали.

Удаление стружки

Скопление длинных спиральных стружек нарушает процесс обработки. Поэтому, с учетом способности нержавейки к упрочнению во время деформации, разрабатываются особые конструкции стружколомов. Кроме этого, используется интенсивная обработка поверхности охлаждающей смазкой.

Смазка подается изнутри резака под высоким давлением чтобы:

  • быстро и заметно снизить температуру резака;
  • убрать стружку подальше от резака, чтобы не ускорять его износ;
  • раздробить стружку на небольшие частички, которые проще смыть из рабочей зоны.

При токарной обработке изделий из нержавеющей стали широко используется охлаждение под высоким напором. Распыляется раствор непосредственно в место обработки. Попадая на горячую поверхность, жидкость испаряется и отбирает часть тепла. Поверхность охлаждается. Минус этого способа — большой расход охлаждающей жидкости. Но зато срок использования инструмента увеличивается в шесть раз.

В оборонной и высокоточной промышленности сталь при обработке охлаждается углекислотой при температуре -78 градусов. Это дорогой и самый эффективный способ.

Форма стружколома также очень важна. Геометрия его должна быть положительной, чтобы снизить образование тепла. Передний угол с положительным значением уменьшает самоупрочнение материала и появление наплыва на поверхности резака, устраняя главные причины повреждений во время токарной обработки стали.

Стружколом следует использовать только специализированный, для легированных сталей, хотя стружколомы обычно выпускают универсальными, для работы с самыми разными металлами. Производятся специальные стружколомы и резаки для чистовой, черновой и получистовой резки нержавейки. Они выдают наилучшие результаты и увеличивают производительность труда.

Самоупрочнение стали во время деформации

Более склонен к самоупрочнению аустенитный тип нержавейки, что доставляет дополнительные сложности при любом виде его обработки. Чем сильнее упрочняется материал, тем быстрее изнашивается резак. Эта проблема менее выражена при использовании специальных режущих пластинок. Поверхности их изнашиваются дольше, а рабочие кромки острее обычных. Острые режущие поверхности успевают обработать деталь до самоупрочнения стали и появления наплывов.

Задача усложняется при работе в несколько этапов. Иногда за один подход невозможно выбрать достаточно металла. Тогда это делают поэтапно. Эффективнее за два подхода снять по 3 мм стали, чем за один 6 мм. Рекомендуется также снимать неодинаковый слой металла за первый и второй подходы, например, 4 мм и 2 мм.

Режущий инструмент

Эффект самоупрочнения приводит к быстрому износу резаков. Поэтому разрабатываются специальные формы кромок, переднего угла и особых материалов для резаков по нержавеющей стали.

Существует два вида специализированных режущих инструментов:

  • с химически осажденным покрытием режущей кромки (CVD);
  • с физически осажденным покрытием (PVD).

Инструменты с химически осажденными покрытиями (CVD) позволяют обрабатывать на токарных станках нержавейку на высоких скоростях, дольше не изнашиваются. Но эти резаки очень тяжело править.

Инструменты с физически осажденными покрытиями (PVD) применяются для аустенитных нержавеек. Они тоньше, чем CVD, с ровной поверхностью и острой режущей частью. Но изнашиваются они быстрее (так как толщина покрытия меньше), работают на меньших скоростях.

Виды резцов

Наивысшую износостойкость показывают резцы с покрытием TiC из твердых сплавов. В процессе производства их цианируют или азотируют. Дорогой и очень эффективный способ укрепления пластин — покрытие нитридом бора кубическим.

Твердосплавные резцы ВК3, Т15К6 и Т30К4 достаточно прочны, тверды и длительное время не изнашиваются. Большей вязкостью отличаются Т5 К110 и Т5К7, они изнашиваются быстрее. А вот для ударных нагрузок предпочтительнее использовать пластины с напайками высокой вязкости ВК8 и ВК6А.

Технологии обработки

Существуют приемы, позволяющие минимизировать отрицательные свойства нержавеющей стали:

  • минимизировать толщину снимаемого слоя металла и увеличить скорость вращения шпинделя — обработанная таким образом поверхность получится более шероховатая;
  • использовать кислоту в качестве смазки — значительно повышает износостойкость резаков, предотвращает появление наклепа, но приводит к быстрому разрушению токарного станка, а также плохо влияет на здоровье человека.

Видеоролик демонстрирует процесс изготовления штуцеров из нержавеющей стали:

Токарная обработка нержавеющей стали

Коррозионностойкая сталь – материал, незаменимый для создания механизмов, изделий, конструкций, испытывающих высокие нагрузки и воздействие агрессивных сред. Однако механическая, в том числе токарная, обработка нержавеющих сталей – процесс, вызывающий определенные трудности. Полный перенос способов обработки обычных углеродистых сталей на коррозионностойкие марки невозможен. Поскольку это приведет к снижению производительности процесса и ухудшению качества конечного продукта. Основные проблемы в работе с нержавейкой – затрудненное удаление стружки, деформационное упрочнение, низкий ресурс режущего инструмента. Если ранее эти препятствия частично преодолевались с помощью резания на низких скоростях, то сегодня такое решение не удовлетворяет требованиям современных производств. Поэтому инженеры постоянно разрабатывают новые технологии и инструменты, облегчающие обработку нержавейки.

Способы улучшения стружкоудаления

Токарная обработка – это процесс, в результате которого образуется длинная витая стружка, накапливание которой затрудняет работу. Для удаления стружки нержавеющих сталей предлагается использовать режущий инструмент с внутренней подачей СОЖ под давлением, что особенно эффективно для высоколегированных сталей. Применение такого инструмента обеспечивает:

  • эффективное охлаждение режущей кромки;
  • ломку стружки на мелкие частицы, облегчающую ее быстрое удаление из зоны реза.

Минусом такого способа является большой расход охлаждающей жидкости. На высокоточных производствах и в военной промышленности применяют самый дорогой и эффективный метод – охлаждение с использованием углекислоты.

Важную роль в обработке нержавейки на токарном станке играет конструкция стружколома. Специализированный инструмент для коррозионностойких сталей должен иметь положительный внешний угол, который снижает самоупрочнение и нарост металла на режущей кромке.

Снижение самоупрочнения при деформации

Наиболее сильно самоупрочнению, усложняющему процессы черновой, получистовой и чистовой обработки, подвергаются стали аустенитного класса. Для минимизации этого фактора рекомендуется применение режущих пластин с острыми кромками и покрытиями, обладающими повышенной износостойкостью.

При необходимости снятия достаточно толстого слоя, требующего нескольких проходов резца, рекомендуется первый проход делать более глубоким. Второй и при необходимости третий снимаемые слои должны быть мельче.

Повышение ресурса режущей пластины

Увеличения срока службы резца можно добиться:

  • острой заточкой кромок;
  • использованием положительного переднего угла;
  • нанесением инновационных покрытий, позволяющих работать на высоких скоростях.

Современные покрытия разделяют на типы:

  • CVD – наносятся методом химического осаждения. Обеспечивают возможность работы на высоких скоростях, но усложняют процесс заточки.
  • PVD – наносятся способом физического осаждения и используются для сталей аустенитного класса. Для них характерны: небольшая толщина, гладкая поверхность, возможность повреждения при повышенных скоростях резания и мощных подачах.

Инновационным вариантом являются покрытия, наносимые методом PremiumTec. Они демонстрируют сочетание высокой стойкости к крошению и гладкой поверхности.

Еще один способ повышения износостойкости резцов – использование кислот в качестве смазки. Однако такой метод применяется редко из-за токсичности и вредного влияния на механизмы токарного станка.

Режущий инструмент для токарной обработки нержавеющей стали

Главным рабочим органом токарных станков является резец, дополнительно могут использоваться сверла, зенкеры, развертки, плашки.

Токарные резцы различают по назначению:

  • Проходные – прямые и отогнутые. Используются для получения цилиндрических поверхностей.
  • Подрезные – для обработки торцов.
  • Расточные – для получения отверстия требуемого диаметра.
  • Отрезные – применяются для резки заготовок из нержавеющей стали на мерные части.
  • Резьбонарезные – для получения внутренней и наружной резьбы.
  • Фасонные – для обработки фасонных поверхностей.
Читайте также  Загибочный станок для листового металла своими руками

Для работы с коррозионностойкими сталями, а также твердыми металлами типа титана и его сплавов используют не только цельные, но и составные резцы. Одним из материалов, востребованных для изготовления вставок для резцов, является эльбор – искусственная альтернатива алмазу, представляющая собой кристаллы кубического бора. Используют обычно такие резцы на закаленных сталях. Эффект от их применения можно получить только при отсутствии вибраций и биения.

Также при изготовлении режущих пластин для работы по нержавейке применяют твердые сплавы следующих типов:

  • «износостойкие» – Т30К4, Т15К6;
  • более вязкие, но менее износостойкие, – Т5К7, Т5К10;
  • имеющие значительную вязкость и нечувствительность к ударам – ВК8, ВК6А.

Для чистовой и отделочной обработки используют минералокерамику.

Оборудование для работы с коррозионностойкими сталями

К токарным станкам, на которых планируется резать заготовки из нержавейки, предъявляется комплекс требований, таких как:

  • повышенная жесткость механизмов, позволяющая воспринимать большие силы резания;
  • высокая стойкость к вибрациям системы «станок – режущий инструмент – деталь» при значительных ударных нагрузках;
  • запас мощности станка для обеспечения значительной подачи.

Наибольшую точность размеров и минимальную шероховатость обеспечивают станки с ЧПУ, особенно они эффективны при обработке заготовок со сложной поверхностью с криволинейными образующими.

К современным технологическим приемам, применяемым при обработке нержавеющей стали на токарных станках, относится введение в зону реза:

  • ультразвуковых колебаний, уменьшающих силу трения;
  • слабых токов, позволяющих снизить электродиффузионный и окислительный износ инструмента.

Каким резцом обрабатывать нержавейку

Способы улучшения стружкоудаления

Токарная обработка – это процесс, в результате которого образуется длинная витая стружка, накапливание которой затрудняет работу. Для удаления стружки нержавеющих сталей предлагается использовать режущий инструмент с внутренней подачей СОЖ под давлением, что особенно эффективно для высоколегированных сталей. Применение такого инструмента обеспечивает:

  • эффективное охлаждение режущей кромки;
  • ломку стружки на мелкие частицы, облегчающую ее быстрое удаление из зоны реза.

Минусом такого способа является большой расход охлаждающей жидкости. На высокоточных производствах и в военной промышленности применяют самый дорогой и эффективный метод – охлаждение с использованием углекислоты.

Читать также: Регулирование уровня воды в баке

Важную роль в обработке нержавейки на токарном станке играет конструкция стружколома. Специализированный инструмент для коррозионностойких сталей должен иметь положительный внешний угол, который снижает самоупрочнение и нарост металла на режущей кромке.

Токарная обработка нержавеющей стали

Свойства «нержавейки» мало изменяются при повышенных температурах, воздействии агрессивных сред и высоком давлении. По этой причине ее механическая обработка связана с рядом сложностей:

  • Деформационное упрочнение. Во время резания легированная сталь упруго деформируется, затем легко поддается обработке, после чего происходит упрочнение. В результате резание можно осуществить при условии повышения усилия. Наиболее заметно упрочняется высоколегированная сталь.
  • Неравномерное упрочнение. Сталь упрочняется неравномерно во время точения. Это не критично во время обработки небольших деталей, однако, влияет на качество крупных валов и других габаритных деталей.
  • Сложность удаления стружки. Из-за пластичности нержавеющей стали стружка при обработке не обламывается, а завивается в спираль большой длины. Высокая вязкость препятствует простой обработке «нержавейки», так как приводит к накоплению стружки. Для решения проблемы поверхность обрабатывают охлаждающей смазкой и применяют стружколомы.
  • Перегрев рабочего инструмента. Из-за низкой теплопроводности в месте обработки существенно повышается температура, что требует охлаждения особыми жидкостями. Если охлаждение неэффективно, рабочий инструмент приходит в негодность из-за образовавшегося наклепа и деформации в результате перегрева. Как правило, нержавеющую сталь обрабатывают на небольших скоростях.
  • Быстрое стачивание резаков. «Нержавейка» содержит интерметаллические и карбидные соединения, свойства которых из-за высокой твердости аналогичны свойствам абразива. Во время работы резаки постоянно стачиваются и требуют переточки, поскольку трение во время обработки легированной стали намного больше трения при резании углеродистой.

Снижение самоупрочнения при деформации

Наиболее сильно самоупрочнению, усложняющему процессы черновой, получистовой и чистовой обработки, подвергаются стали аустенитного класса. Для минимизации этого фактора рекомендуется применение режущих пластин с острыми кромками и покрытиями, обладающими повышенной износостойкостью.

При необходимости снятия достаточно толстого слоя, требующего нескольких проходов резца, рекомендуется первый проход делать более глубоким. Второй и при необходимости третий снимаемые слои должны быть мельче.

Повышение ресурса режущей пластины

Увеличения срока службы резца можно добиться:

  • острой заточкой кромок;
  • использованием положительного переднего угла;
  • нанесением инновационных покрытий, позволяющих работать на высоких скоростях.

Современные покрытия разделяют на типы:

  • CVD – наносятся методом химического осаждения. Обеспечивают возможность работы на высоких скоростях, но усложняют процесс заточки.
  • PVD – наносятся способом физического осаждения и используются для сталей аустенитного класса. Для них характерны: небольшая толщина, гладкая поверхность, возможность повреждения при повышенных скоростях резания и мощных подачах.

Инновационным вариантом являются покрытия, наносимые методом PremiumTec. Они демонстрируют сочетание высокой стойкости к крошению и гладкой поверхности.

Еще один способ повышения износостойкости резцов – использование кислот в качестве смазки. Однако такой метод применяется редко из-за токсичности и вредного влияния на механизмы токарного станка.

Обработка нержавеющей стали на токарном станке

Рабочие процессы в современных установках и агрегатах проходят при значительных нагрузках на все конструктивные элементы. Эксплуатация деталей при высоких скоростях, давлении и температурах приводит к тому, что элементы, выполненные из обычных конструктивных сталей, быстро выходят из строя.

Для работы в таких условиях необходимы особые сплавы, к числу которых относится нержавеющая сталь. Высокая прочность, жаростойкость и хорошие антикоррозийные свойства – основные характеристики нержавейки.

Однако эти свойства сплавов имеют и отрицательные стороны: прочностные характеристики нержавеющей стали не изменяются под воздействием давления и температур, что влечёт за собой сложность механической обработки.

Самоупрочнение нержавеющей стали и выбор режущего инструмента

Самоупрочнение – важнейшая характеристика нержавейки, способная вызвать дополнительные трудности при обработке. Чем сильнее упрочняется материал, тем быстрее изнашивается инструмент. При использовании специальных режущих пластинок эта проблема не так ярко выражена: их рабочие кромки острее обычных, а поверхности изнашиваются дольше.

Минимизировать воздействие самоупрочнения можно путём поэтапного снятия слоёв металла. Наиболее эффективный способ – снятие за два подхода по 3 мм стали. Часто специалисты рекомендуют снимать неодинаковые слои в первом и втором подходе.

Как уже было сказано выше, самоупрочнение приводит к быстрому износу резаков. В целях увеличения эксплуатационного ресурса инструментов разрабатываются специальные формы кромок для нержавейки. Используются два типа режущих инструментов:

  • резцы с покрытой CVD) алмазом;
  • резцы с кромкой, покрытой инструмент с физически охлаждённой кромкой (PVD) алмазом.

Наивысшей износостойкостью отличаются твёрдосплавные резцы с пластинами, покрытыми нитритом бора.

Скорость резания нержавеющей стали устанавливается по такой же методике, что и при обработке обычных конструкционных сплавов. Однако при расчётах необходимо учесть ряд особенностей обработки нержавейки.

Способы оптимизации процесса обработки нержавейки

В производственных условиях применяется ряд методик, позволяющих минимизировать отрицательное влияние характеристик нержавейки на процесс её обработки. Это:

  • увеличение скорости вращения шпинделя и уменьшение снимаемого слоя, благодаря чему обработанная поверхность получается более шероховатой;
  • использование в качестве смазки кислоты, которая на порядок повышает износоустойчивость резцов;
  • введение в зону обработки слабых токов, что позволит управлять процессами электродиффузионного и окислительного износа инструмента;
  • воздействие на зону резания ультразвуковых колебаний, что снижает пластические деформации и коэффициент трения.

Воздействовать на структуру и механические характеристики материала можно при помощи специальной термической обработки.

Режущий инструмент для токарной обработки нержавеющей стали


Главным рабочим органом токарных станков является резец, дополнительно могут использоваться сверла, зенкеры, развертки, плашки.

Токарные резцы различают по назначению:

  • Проходные – прямые и отогнутые. Используются для получения цилиндрических поверхностей.
  • Подрезные – для обработки торцов.
  • Расточные – для получения отверстия требуемого диаметра.
  • Отрезные – применяются для резки заготовок из нержавеющей стали на мерные части.
  • Резьбонарезные – для получения внутренней и наружной резьбы.
  • Фасонные – для обработки фасонных поверхностей.


Для работы с коррозионностойкими сталями, а также твердыми металлами типа титана и его сплавов используют не только цельные, но и составные резцы. Одним из материалов, востребованных для изготовления вставок для резцов, является эльбор – искусственная альтернатива алмазу, представляющая собой кристаллы кубического бора. Используют обычно такие резцы на закаленных сталях. Эффект от их применения можно получить только при отсутствии вибраций и биения.

Также при изготовлении режущих пластин для работы по нержавейке применяют твердые сплавы следующих типов:

  • «износостойкие» – Т30К4, Т15К6;
  • более вязкие, но менее износостойкие, – Т5К7, Т5К10;
  • имеющие значительную вязкость и нечувствительность к ударам – ВК8, ВК6А.

Для чистовой и отделочной обработки используют минералокерамику.

Режущий инструмент

Эффект самоупрочнения приводит к быстрому износу резаков. Поэтому разрабатываются специальные формы кромок, переднего угла и особых материалов для резаков по нержавеющей стали.

Существует два вида специализированных режущих инструментов:

  • с химически осажденным покрытием режущей кромки (CVD);
  • с физически осажденным покрытием (PVD).
Читайте также  Как сделать лобзиковый станок своими руками?

Инструменты с химически осажденными покрытиями (CVD) позволяют обрабатывать на токарных станках нержавейку на высоких скоростях, дольше не изнашиваются. Но эти резаки очень тяжело править.

Инструменты с физически осажденными покрытиями (PVD) применяются для аустенитных нержавеек. Они тоньше, чем CVD, с ровной поверхностью и острой режущей частью. Но изнашиваются они быстрее (так как толщина покрытия меньше), работают на меньших скоростях.

Виды резцов

Наивысшую износостойкость показывают резцы с покрытием TiC из твердых сплавов. В процессе производства их цианируют или азотируют. Дорогой и очень эффективный способ укрепления пластин — покрытие нитридом бора кубическим.

Оборудование для работы с коррозионностойкими сталями

К токарным станкам, на которых планируется резать заготовки из нержавейки, предъявляется комплекс требований, таких как:

  • повышенная жесткость механизмов, позволяющая воспринимать большие силы резания;
  • высокая стойкость к вибрациям системы «станок – режущий инструмент – деталь» при значительных ударных нагрузках;
  • запас мощности станка для обеспечения значительной подачи.

Наибольшую точность размеров и минимальную шероховатость обеспечивают станки с ЧПУ, особенно они эффективны при обработке заготовок со сложной поверхностью с криволинейными образующими.

К современным технологическим приемам, применяемым при обработке нержавеющей стали на токарных станках, относится введение в зону реза:

  • ультразвуковых колебаний, уменьшающих силу трения;
  • слабых токов, позволяющих снизить электродиффузионный и окислительный износ инструмента.

Особенности обработки нержавеющей стали

Упрочнение или наклеп обрабатываемой поверхности, приводящие к увеличению сил резания и снижению стойкости инструмента.

Повышенная температура в зоне резания, обусловленная низким коэффициентом теплопроводности нержавеющей стали, который ухудшает теплоотвод и способствует перегреву режущего инструмента при обработке нержавеющей стали.

Снижение качества чистовой обработки за счет образования нароста на передней поверхности приводящего адгезионному износу режущей хромки.

Выкрашивание режущей кромки вызванная диффузионным износом, происходящим пои высокой температуре в результате взаимодействия однородных элементов обрабатываемой поверхости и режущего инструмента при обработке нержавеющей стали.

Конструктору и технологу

Меню навигации

  • Форум
  • Участники
  • Поиск
  • Регистрация
  • Войти

Пользовательские ссылки

Информация о пользователе

Вы здесь » Конструктору и технологу » Тестовый раздел » Особенности обработки нержавеющей стали на токарных станках

Особенности обработки нержавеющей стали на токарных станках

Сообщений 1 страница 5 из 5

Поделиться12016-07-22 10:30:37

  • Автор: ДСВ
  • Администратор
  • Откуда: Горький
  • Зарегистрирован : 2014-11-08
  • Сообщений: 1548
  • Уважение: [+0/-0]
  • Позитив: [+0/-0]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 31 [1989-09-18]
  • Провел на форуме:
    6 дней 10 часов
  • Последний визит:
    2021-07-19 12:26:20

Особенности обработки нержавеющей стали на токарных станках

Нержавеющую сталь обрабатывают уже более 100 лет, но до сих пор эта процедура сопряжена с технологическими сложностями. Из нержавейки выполняют множество деталей, постепенно вытесняющих углеродистую сталь, которая уже не выдерживает возрастающие нагрузки: для современных механизмов порог прочности углеродистых сталей слишком низок. Прочность и стойкость нержавейки, которая не меняет своих свойств при высокой температуре, давлении и воздействии агрессивных сред, влечет за собой сложность ее механической обработки.

Поделиться22016-07-22 10:32:55

  • Автор: ДСВ
  • Администратор
  • Откуда: Горький
  • Зарегистрирован : 2014-11-08
  • Сообщений: 1548
  • Уважение: [+0/-0]
  • Позитив: [+0/-0]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 31 [1989-09-18]
  • Провел на форуме:
    6 дней 10 часов
  • Последний визит:
    2021-07-19 12:26:20

Особенности обработки нержавеющей стали

Твердость и предел растяжимости нержавеющей стали и углеродистой почти одинаковы. Однако совпадают лишь механические значения. Отличается микроструктура, способность к упрочнению во время обработки, устойчивость к коррозии.

При обработке резанием нержавейка сначала упруго деформируется, потом обрабатывается легко, после чего переходит в стадию упрочнения. На этой стадии резание возможно только при значительном увеличении усилий. Все эти стадии проходит во время обработки и обычная сталь, но высоколегированная упрочняется намного заметнее.


Обработка детали из нержавейки на токарном станке

Главные проблемы при токарной обработке стали:

1. деформационное упрочнение;
2. удаление стружки;
3. ресурс рабочего инструмента.

Вязкость. Дополнительную сложность обработке придает пластичность сталей, особенно характерная для жаропрочных марок. Стружка не обламывается, как у углеродистой стали, а завивается длинной спиралью.

Низкая теплопроводность. Слабая теплопроводность нержавейки — ее преимущество при использовании, но недостаток при обработке. В месте резания температура значительно увеличивается, поэтому необходимо охлаждать металл с помощью специальных жидкостей. Они не только устраняют жар, но и предупреждают образование наклепа, облегчают обработку. Наклеп появляется на рабочем инструменте, изменяет его форму и приводит в негодность. Поэтому чаще всего легированные стали обрабатывают на невысоких скоростях и специальными инструментами.

Сохранение свойств. При воздействии жара сталь не теряет твердость и прочность. Это свойство наиболее выражено у жаропрочных сталей и в комбинации с наклепом оно вызывает скорейший вывод из строя резаков, не дает возможность работать на больших скоростях.

Абразивные соединения. В составе нержавеющей стали присутствуют карбидные и интерметаллические соединения микроскопической величины. Повышенная твердость делает их подобием абразива. Резаки стачиваются и требуют постоянной правки и переточки. Трение при токарной обработке нержавейки на порядок больше, чем во время точения углеродистых сплавов.

Неравномерное упрочнение. В процессе точения материал упрочняется неравномерно. Это не очень важно при обработке маленьких деталей. Но серьезно скажется на качестве вала или другой крупной детали.

Поделиться32016-07-22 10:36:15

  • Автор: ДСВ
  • Администратор
  • Откуда: Горький
  • Зарегистрирован : 2014-11-08
  • Сообщений: 1548
  • Уважение: [+0/-0]
  • Позитив: [+0/-0]
  • Пол: Мужской
  • Возраст: 31 [1989-09-18]
  • Провел на форуме:
    6 дней 10 часов
  • Последний визит:
    2021-07-19 12:26:20

Удаление стружки

Скопление длинных спиральных стружек нарушает процесс обработки. Поэтому, с учетом способности нержавейки к упрочнению во время деформации, разрабатываются особые конструкции стружколомов. Кроме этого, используется интенсивная обработка поверхности охлаждающей смазкой.

Смазка подается изнутри резака под высоким давлением чтобы:

1. быстро и заметно снизить температуру резака;
2. убрать стружку подальше от резака, чтобы не ускорять его износ;
3. раздробить стружку на небольшие частички, которые проще смыть из рабочей зоны.


Стружка нержавейки формирует длинные спирали.

При токарной обработке изделий из нержавеющей стали широко используется охлаждение под высоким напором. Распыляется раствор непосредственно в место обработки. Попадая на горячую поверхность, жидкость испаряется и отбирает часть тепла. Поверхность охлаждается. Минус этого способа — большой расход охлаждающей жидкости. Но зато срок использования инструмента увеличивается в шесть раз.

Заметка: в оборонной и высокоточной промышленности сталь при обработке охлаждается углекислотой при температуре -78 градусов. Это дорогой и самый эффективный способ.

Форма стружколома также очень важна. Геометрия его должна быть положительной, чтобы снизить образование тепла. Передний угол с положительным значением уменьшает самоупрочнение материала и появление наплыва на поверхности резака, устраняя главные причины повреждений во время токарной обработки стали.

Стружколом следует использовать только специализированный, для легированных сталей, хотя стружколомы обычно выпускают универсальными, для работы с самыми разными металлами. Производятся специальные стружколомы и резаки для чистовой, черновой и получистовой резки нержавейки. Они выдают наилучшие результаты и увеличивают производительность труда.

Способы обработки нержавеющей стали: наиболее востребованные варианты

Обработка нержавейки, которая может выполняться с использованием различных методик и технологий, позволяет не только наделить изделия из данного металла требуемыми параметрами и качественными характеристиками, но и придать их поверхности привлекательный внешний вид. Правильно подбирая и используя различные методы обработки, из нержавеющих стальных сплавов производят изделия различного назначения, которые полностью отвечают предъявляемым к ним требованиям.

Механическая обработка нержавейки элетроинструментом позволяет быстро убрать с поверхности шероховатости

Шлифование и полировка (сатинирование)

Нержавеющая сталь благодаря целому перечню достоинств одинаково успешно применяется для изготовления изделий как практического, так и чисто декоративного назначения. Чтобы придать их поверхности привлекательный внешний вид, а также добиться достижения требуемого уровня шероховатости, их часто подвергают шлифованию и полировке, которые обозначаются одним общим термином – сатинирование. Такое название данные методы обработки получили из-за того, что после их выполнения поверхность нержавейки напоминает по своей текстуре ткань атлас или сатин.

Обработка сварочного шва на нержавейке начинается с выведения поверхности до мелких рисок посредством болгарки с лепестковым кругом

Кроме придания поверхности изделия из нержавеющей стали привлекательного внешнего вида, шлифование позволяет устранить поверхностные дефекты металла или сделать их практически незаметными. Как шлифование, так и полировка нержавеющей стали может выполняться вручную или при помощи специальных устройств, работающих на электрическом или пневматическом приводе. Из наиболее распространенных аппаратов, применяемых для шлифования, следует выделить:

  • пневмонапильник ленточного типа;
  • шлифовальную машинку барабанно-ленточного типа;
  • другие устройства, предполагающие использование шлифовальных лент.

В домашних условиях шлифование чаще всего выполняется вручную, для чего могут потребоваться шлифовальные листы или инструменты, которые называются шлифками. В отличие от условий домашних мастерских, на производственных предприятиях шлифование нержавейки выполняется с использованием специального оборудования.

Шлифовку нержавейки начинают с зерна 180, затем 320 и 600, а заканчивают полировкой войлочным кругом

Когда для шлифования нержавеющей стали применяется ручной инструмент шлифок, такая обработка выполняется в следующей последовательности.

  1. Если детали из нержавейки были соединены при помощи сварки, то с их поверхности удаляют прижоги и сварной шов.
  2. Ту часть поверхности, которая первой будет подвергнута шлифованию, следует ограничить, используя для этого клейкую алюминиевую ленту (она наклеивается в два-три слоя).
  3. Область поверхности, которая не заклеена защитной лентой, обрабатывается при помощи возвратно-поступательных движений шлифка, при этом давление, оказываемое на инструмент, не должно быть слишком сильным.
  4. После достижения требуемого результата шлифовки алюминиевой лентой заклеивается уже обработанная часть, а обработке подвергается тот участок, который с ней граничит.

В тех случаях, когда использование шлифка является нецелесообразным, для обработки нержавейки используют шлифовальные листы. Чтобы правильно подобрать такой шлифовальный инструмент по его зернистости, используют пробные черновые детали.

Для шлифования и полировки нержавейки также могут использоваться токарные станки, на которые устанавливаются специальные круги. Выполнять такие отделочные операции с применением токарного станка можно как в производственных, так и в домашних условиях, если такое оборудование имеется в оснащении вашей домашней мастерской. Для эффективного выполнения этих технологических операций могут быть использованы даже простейшие модели токарных станков.

Читайте также  Приспособления для циркулярного станка своими руками

Метод травления

Травление является достаточно распространенным методом обработки изделий из нержавеющих сталей. Такую технологическую операцию, которая позволяет удалить с поверхности изделия из нержавеющей стали различные дефекты, используют для устранения следов сварки, после выполнения термической обработки, а также обработки деталей методами пластической деформации. Кроме того, травление позволяет удалить с нержавейки цвета побежалости, а также обновляет на ней пассивный слой, защищающий металл от последствий воздействия повышенной температуры.

Для выполнения травления в производственных условиях применяются водные растворы кислот или расплавленные щелочные среды. При использовании кислотных сред травление выполняется в два этапа, первый из которых предполагает обработку нержавеющей стали сернокислым раствором, а второй – раствором на основе азотной кислоты. Чтобы выполнить щелочное травление, изделие из нержавейки помещают в расплав каустической соды, которая, не изменяя структуру стали, эффективно разрушает оксидную пленку, сформировавшуюся на ее поверхности.

Вернуть нержавеющей поверхности металлический блеск и восстановить потерю хрома после сварки можно с помощью травильной пасты

В домашних условиях травление выполняют при помощи специальных паст, имеющих желеобразную консистенцию. Используя такие пасты, следует иметь в виду, что в их состав, кроме плавиковой и азотной, входит соляная кислота, а также хлориды, представляющие опасность для здоровья человека, поэтому обращаться с ними следует крайне осторожно.

Пасту для травления нержавейки следует наносить только на тщательно очищенную и обезжиренную деталь, для чего ее промывают теплой водой и обрабатывают любым доступным моющим средством. После непродолжительной выдержки (от 10 до 60 минут) травильная паста смывается, для чего также используют обычную проточную воду. Наносят пасты для травления нержавейки кислотостойкими кистями и специальными пластиковыми лопатками.

Большие площади нержавеющих поверхностей обрабатывают травильными спреями с помощью струйного напыления

На сегодняшний день большой популярностью пользуются травильные пасты следующих торговых марок, уже успевшие доказать свою высокую эффективность.

Такая паста обеспечивает надежную защиту нержавейки от негативного влияния температурных воздействий, а также нивелирует все поверхностные дефекты сварных соединений. Что удобно, эту пасту, которая эффективно обрабатывает стальное изделие всего за 10 минут, можно использовать для травления и вертикально расположенных поверхностей.

При помощи такой пасты, время воздействия которой на поверхность изделия должно составлять около 45 минут, можно не только устранить мелкие дефекты сварных соединений, но и очистить нержавейку от следов коррозии, придать ей красивый металлический блеск. Выбирая такой состав, следует иметь в виду, что использовать его для обработки нержавейки можно лишь при температуре окружающей среды не ниже +50.

Stain Clean (ESAB)

Это полностью готовая к использованию травильная паста, которая не требует особых условий применения и отличается высокой эффективностью.

Другие способы обработки изделий из нержавейки

Изделия, изготовленные из нержавеющих сталей, часто подвергают хромированию, что позволяет:

  • придать им привлекательный внешний вид;
  • повысить устойчивость к механическим воздействиям (трение, удары и др.);
  • значительно увеличить их коррозионную устойчивость.

Между тем качественно выполнить операцию хромирования можно только в производственных условиях, так как для ее осуществления необходимы не только особые расходные материалы и специальное оборудование, но и наличие соответствующих знаний и навыков.

На фото показаны сварные швы нержавейки после обработки 85 % ортофосфорной кислотой – результат травления выглядит не хуже механической полировки

В домашних условиях можно выполнить другую операцию, позволяющую придать поверхности изделия из нержавейки привлекательный внешний вид, – воронение. Такая обработка может выполняться по одной из следующих методик:

  • кислотное воздействие;
  • использование щелочей;
  • применение теплового воздействия.

Конечно, наиболее простым и доступным методом отделочной обработки стальных изделий является их покраска, которая также может выполняться с использованием различных технологий и расходных материалов.

Токарная обработка нержавеющей стали

Стойкая к коррозии сталь незаменима в строительстве механизмов и изделий, а также возведении конструкций, на которые воздействуют большие нагрузки и агрессивные среды. Но обработка нержавейки, будь она механическая или токарная, – процесс с некоторыми сложностями. Невозможно полностью перенести методы обработки обычной углеродистой стали на марки коррозионностойких металлов. Это снизит производительность процесса и ухудшит качество продукта в итоге.

Главные трудности в работе с нержавеющими кругами заключаются в удалении со сложностями стружки, упрочнение от деформаций, сниженные возможности режущих инструментов. Если раньше эти загвоздки отчасти можно было решить резкой на низкой скорости, то на сегодняшний день такой выход не устраивает современные производства. По этой причине инженеры неустанно занимаются разработкой новых технологий и инструментов, которые могли бы облегчить обработку коррозионностойких сталей.

Как удалить стружки от нержавеющей стали

В итоге токарной обработки создастся длинная витая стружка. Ее накапливание затрудняет процесс. Чтобы удалить стружку нержавейки можно применить инструмент для резки, который обеспечит внутреннюю подачу СОЖ под давлением, что является эффективным, в особенности, для сталей высоколегированной марки. С применением этого инструмента возможно достичь:

  • эффективного охлаждения режущей кромки;
  • ломки стружки на мелкие части, которые на выходе способствует ее быстрому удалению из области реза.

Недостаток этого метода заключается в большом расходе жидкости для охлаждения. Наиболее дорогим и эффективным будет охлаждение углекислой. Такой вариант применяют на производствах высокой точности и военной индустрии. Важное значение в токарной обработке нержавеющей стали имеет устройство стружколома. Специально предназначенный инструмент для сталей стойких к коррозии должен обладать положительным внешним углом, снижающим самостоятельное упрочнение и нарост сталь на режущей кромке.

Понижение самоупрочнения и повышение ресурса резки

Сильному самоупрочнению, которое усложняет процессы черновых, получистовых и чистовых обработок, подвержены аустенитные металлы. Чтобы свести к минимуму это свойство необходимо применить режущие пластины с заостренной кромкой и покрытием, имеющими повышенную износостойкость. Если надо снять толстый слой, требующий несколько проходов резцом, разумно первый проход делать глубже. 2-ой и 3-ий слои снимаются мельче.

Увеличить срок эксплуатации резца можно, если остро заточить кромки, использовать положительный передний угол, нанести инновационные покрытия, которые позволят работать на высоких скоростях. Выделяются следующие виды современных покрытий:

  • CVD – химическое осаждение, обеспечивающее работу на высокой скорости, однако усложняющее заточку;
  • PVD – физическое осаждение для аустенитных сталей. Они характеризуются небольшой толщиной, гладкой поверхностью, возможностью повреждения на высоких скоростях резки и мощной подаче;
  • Инновационный вариант – покрытие PremiumTec. Они сочетают высокую стойкость к деформациям и гладкую поверхность. Еще одним методом повысить износостойкость резцов является применение кислоты как смазку. Но этот вариант используют иногда по причине токсичности и пагубного воздействия на токарный станок.

Инструмент для токарной резки нержавейки

Основной рабочий орган токарных устройств – резец и дополнительное сверло, зенкер, развертка, плашка.

Токарные резцы различаются по целям:

  • Проходные применяются, чтобы получить цилиндрические поверхности. Бывают прямые и отогнутые;
  • Подрезные служат для обработки торцов;
  • Расточные предназначаются для получения отверстий необходимого диаметра;
  • Отрезные нужны для резки заготовок из нержавейки на мерные отрезки;
  • Резьбонарезные помогаю получить внутреннюю и наружную резьбу;
  • Фасонными обрабатывают фасонные поверхности.

Для работы с нержавеющими металлами и твердыми сплавами, например, титанов и его сплавов, необходимы резцы и цельные, и составные. Один из востребованных материалов, предназначенный для производства вставок для резцов, – эльбор. Она представляет собой искусственную альтернативу алмазу и выглядит как кристаллы кубического бора. Эти резцы берут, как правило, для закаленных металлов. Эффекта от их использования можно добиться лишь при отсутствии вибраций и биения.

Для получения пластин для резки по коррозионностойкой стали используют твердые металлы следующих видов:

  1. износостойкие / Т30К4, Т15К6;
  2. большей вязкости, но меньшей износостойкости / Т5К7, Т5К10;
  3. со значительной вязкостью и нечувствительностью к механическим воздействиям / ВК8, ВК6А.

Минералокерамика предназначена для чистовой и отделочной обработки.

Токарные станки для обработки нержавейки

Наиболее точные размеры и минимальная шероховатость обеспечивается станками ЧПУ. В особенности, хороший эффект достигается в обработке заготовок, имеющих сложную поверхность и криволинейные образующие. Оборудование для резки заготовок из коррозионностойкой стали должно отвечать комплексу требований, которые заключаются в:

  • повышенной жесткости механизмов, позволяющей способность восприятия больших скоростей резки;
  • высокой устойчивости к вибрациям при высокой ударной нагрузке;
  • запасе мощности устройства с целью обеспечить значительную подачу.

Современные технологические методы при токарной обработке нержавейки включают введение в область реза: ультразвуковые колебания, уменьшающие силу трения; слабые токи, способствующие снижение электродиффузионного и окислительного износа инструмента.