Почему стоит выбрать автоматную сталь

Бесплатная резка стали

Автоматно режущая сталь, также называемая сталью для свободной обработки, представляет собой сталь, которую легко обрабатывать.Обрабатываемость материала повышается, поскольку при обработке стружка разбивается на мелкие кусочки, что позволяет избежать ее запутывания в оборудовании.Это обеспечивает автоматический запуск оборудования без участия человека.Автоматно режущие стали со свинцом также позволяют добиться более высоких скоростей обработки.Как правило, автоматная сталь обычно стоит на 20–30 % дороже, чем стандартная сталь.Однако это компенсируется увеличением скорости обработки, увеличением размера резов и увеличением срока службы инструмента.

При токарных, фрезерных и сверлильных операциях, обычно называемых операциями механической обработки, происходит деформация/сварка поверхности раздела инструмента и заготовки, а не образование стружки.Во время операций механической обработки качество поверхности ухудшается, температура резания повышается, а срок службы инструмента значительно снижается.При очень низком содержании серы на острие инструмента образуется большой «нарост».Это требует частой правки или замены инструментов, снижения производительности и увеличения затрат.

Термин обрабатываемость характеризуется следующими тремя параметрами.

1. Скорость обработки
2. Чистота поверхности обрабатываемых деталей.
3. Стойкость режущего инструмента, используемого при механической обработке.

Термин обрабатываемость относится к простоте и стоимости выполнения графика производства обрабатываемых деталей.Он занимается последовательным производством обработанных компонентов, которые способны удовлетворять спецификациям свойств продукта и требованиям к эксплуатационным характеристикам при минимальных затратах.

Обрабатываемость можно измерить с точки зрения качества поверхности, формы стружки, стойкости инструмента, энергопотребления и производительности.Обрабатываемость не является уникальным свойством материала, таким как прочность на разрыв, поскольку она зависит от выбранного критерия, типа материала, типа режущего инструмента, операции резания, условий резания и мощности станка.

Чем выше прочность и твердость стали, тем выше силы резания и температура и ниже ее обрабатываемость.Однако охрупчивание стали улучшает ее обрабатываемость, облегчая процесс образования стружки и уменьшая наросты на кромке.

Однако существует оптимальная твердость для максимальной обрабатываемости.При очень низких уровнях твердости (менее HV 100) стали становятся слишком мягкими и пластичными, и на режущей кромке образуется большой нестабильный нарост.Следовательно, обрабатываемость лучше всего у сталей, которые являются мягкими и хрупкими.Следовательно, при попытке максимизировать обрабатываемость необходимо достичь компромисса, поскольку обычно используемые стали должны быть прочными и вязкими.

Целью проектирования автоматных сталей является повышение легкости удаления металла в ходе операций резки.Однако повышение производительности обработки часто достигается за счет механических свойств.

Автоматные стали обычно представляют собой углеродистые стали, в которые добавлены сера (S), свинец (Pb), висмут (Bi), селен (Se), теллур (Te) или фосфор (P).Наличие этих элементов придает свойства, необходимые для свободной обработки, поскольку оно в основном обеспечивает легкое рассеивание стружки во время обработки, тем самым снижая усилие обработки и улучшая стойкость инструмента и чистоту поверхности обрабатываемой детали.

Металлургия автоматных режущих сталей

На режущие свойства углеродистых и легированных сталей влияют химический состав, микроструктура, количество и тип включений, а также скорость наклепа.В нормализованных ферритных/перлитных сталях увеличение содержания углерода быстро снижает стойкость инструмента, при этом образование стружки меняется с механизма течения на механизм сдвига.Однако для сталей с содержанием углерода менее 0,15 % на передней поверхности инструмента могут образовываться большие наросты, что приводит к непредсказуемым характеристикам обработки.

Снижение скорости деформационного упрочнения может привести к снижению износа инструмента, уменьшению длины стружки и улучшению качества поверхности, чему может способствовать холодная обработка или увеличение уровней P и азота (N).Если вместо перлита присутствует твердая вторая фаза (например, бейнит), область сдвига перед верхней частью инструмента ограничивается, что приводит к более высоким температурам и меньшим усилиям подачи.Закаленные и отпущенные мартенситные/бейнитные структуры демонстрируют худшие характеристики механической обработки из-за высокого уровня твердости, хотя большинство среднеуглеродистых сталей обрабатываются в таких условиях.

Для данной матричной структуры одним из наиболее популярных методов повышения производительности обработки является изменение характера и распределения включений, присутствующих в стали.Включения можно в общих чертах классифицировать с точки зрения их влияния на поведение резания следующим образом.

1. Вредные (абразивные, твердые), такие как Al2O3, SiO2, Cr2O3, TiN и т. д.
2. Благоприятные, такие как MnS, MnSe, MnTe, Pb, Bi.
3. Небольшой эффект или его отсутствие, например, FeO, MnO, мягкие основные силикаты.

Одним из наиболее распространенных методов улучшения обрабатываемости является повышение уровня S.S образует соединение сульфида марганца (MnS), которое является мягким и действует как нарушение сплошности стружки.S увеличивает объем деформируемых включений MnS.Обычно самые высокие коммерческие уровни серы составляют около 0,35 %, а сера является самой дешевой добавкой, улучшающей обрабатываемость.Дополнения полезны следующим образом.

1. Снижается работа сдвига, связанная с образованием стружки.
2. На стыке инструмента и стружки возникает сильный смазочный эффект.
3. Повышается хрупкость стружки.
4.Защитные сульфидные отложения образуются на твердосплавных инструментах в широком диапазоне скоростей резания.
5. Повышена стабильность кромок и уменьшен размер, что приводит к улучшению качества поверхности.

Обрабатываемость улучшается с увеличением содержания серы.Включения сульфида марганца действуют как места зарождения внутренних трещин при интенсивной деформации и высоких температурах, возникающих при формировании стружки при резании, и уменьшают скручивание стружки.Они заставляют стружку скручиваться сильнее и действуют как стружколомы.Они также действуют как внутренняя смазка между стружкой и инструментом.Это также уменьшает образование наростов на краях.Следовательно, высокая объемная доля включений сульфида марганца в автоматной стали снижает силу, необходимую для создания стружки.Это уменьшает трение между чипомшлифования инструмента, снижает температуру резания, снижает износ инструмента и улучшает качество поверхности.Последнее ухудшается из-за большого нестабильного нароста на инструменте.

У некоторых типов твердосплавных режущих инструментов на передней поверхности инструмента может образовываться слой сульфида марганца, выступающий в качестве защитного барьера между стружкой и инструментом и дополнительно улучшающий обрабатываемость.

Обрабатываемость оптимизируется за счет равномерного распределения крупных глобулярных сульфидов, на распределение которых сильно влияют методы литья и раскисления.Se и Te могут заменять серу, образуя включения в смеси, а их высокая активность S приводит к снижению поверхностной энергии на границе раздела матрица/сульфид, тем самым способствуя образованию микропустот и растрескиванию.Te также может располагаться в виде тонкой пленки на межфазных границах, тем самым еще больше снижая сопротивление сдвигу.

Pb действует аналогично сере.Хотя растворимость Pb в расплавленной стали составляет около 0,3 %, он практически нерастворим в твердом состоянии и образует беспорядочную дисперсию включений в сталях с низким содержанием серы.В ресульфированных сортах добавки Pb также образуют «хвосты» включений MnS.Pb действует как внутренняя смазка, уменьшая трение, способствуя охрупчиванию стружки, улучшая форму стружки и качество поверхности.При высоких температурах резки свинцовистая сталь начинает вести себя так же, как неэтилированная сталь.

Pb может активно способствовать полезной глобуляризации сульфидов, что приводит к повышению производительности механической обработки.Добавление свыше 0,35 % обычно невозможно из-за явления сегрегации.Однако совместное введение до 0,10 % Bi позволяет еще больше увеличить общее содержание нерастворимой фазы.Если Pb отсутствует, то Bi обычно присутствует в виде хвостов включений MnS и в виде мелкой дисперсии.

Би добавляется в местах, где использование свинца не приветствуется (или, в крайних случаях, запрещено).Он также используется в качестве добавки к свинцу.Bi обеспечивает возможность свободной механической обработки сталей за счет плавления в тонкую пленку жидкости на долю микросекунды для смазки реза.Другие преимущества Bi включают равномерное распределение, поскольку его плотность аналогична плотности железа, он более экологичен по сравнению со свинцом и при этом пригоден для сварки.

Другие элементы, такие как P и N, также играют дополнительную роль в определении общей производительности обработки автоматной стали.P и N не только повышают твердость стали, но и делают сталь хрупкой.Этого увеличения твердости достаточно для достижения оптимальной твердости.Следовательно, они также являются важными компонентами бесуглеродных режущих сталей с низким содержанием углерода.