Особенности обработки нержавеющих сталей

В современных установках и агрегатах рабочие механизмы подвергаются значительным нагрузкам на все конструктивные элементы. Эксплуатация деталей при высоких скоростях, давлении и температурах приводит к тому, что элементы, выполненные из обычных сталей, быстро выходят из строя. Для работы в сложных условиях необходимы особые сплавы, к числу которых относится нержавеющая сталь. Нержавеющая сталь относится к легированным сталям, устойчивым к коррозии, как в атмосфере, так и в агрессивных средах. "Нержавейкой" называются стали с содержанием хрома более 12%. С увеличением количества хрома коррозионная стойкость сталей возрастает. Для получения необходимой структуры и механических свойств нержавеющие стали дополнительно легируют никелем и молибденом.

Нержавеющие стали можно разделить на следующие основные группы:

• Ферритные нержавеющие стали - часто имеют высокую прочность и хорошо обрабатываются резанием. • Мартенситные нержавеющие стали - обрабатываются нормально.
  
• Аустенитные нержавеющие стали - характеризуются высоким коэффициентом удлинения. Являются труднообрабатываемыми.
  
• Аустенитноферритные нержавеющие стали - часто также называются дуплексными нержавеющими сталями. Также относятся к труднообрабатываемым.
  

Обрабатываемость нержавеющих сталей в большинстве случаев низкая и очень зависит от состава легирующих элементов, а также термической обработки, и даже метода получения заготовки (литье, ковка и т.д.). Данные факторы придают нержавеющим сталям особенности, которые затрудняют их механическую обработку.

Что это за особенности:

• Большинство нержавеющих сталей самоупрочняется при деформации, в т.ч. 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. Появляются проточины на инструменте
  
• 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
  
• Низкая теплопроводность. Плохая способность к отведению тепла приводит к повышению температуры в зоне резания, что сказывается на износе инструмента. Это один из главных факторов, осложняющих обработку нержавеющих сталей.

Эти особенности не дают разогнаться при обработке нержавеющей стали, приходится снижать скорости и подачи до малых значений для обеспечения более или менее нормальной стойкости инструмента и достижения нужного качества поверхности. Тем не менее, ”нержавейка” отличный материал, который достаточно широко используется в машиностроении.

Если подытожить, то основные рекомендации, которые нужно учитывать при обработке нержавеющей стали, это:

• При токарной обработке выбирайте как можно больший радиус при вершине пластины
• Обязательно используйте СОЖ с точным направлением в зону резания и желательно под давлением, и чем выше давление, тем лучше. Так как обработка нержавейки и особенно аустенитных сталей приводит к выделению большого количества тепла. Это ключевой фактор, негативно влияющий на обработку, тепло не отводится и передается на инструмент.
• Для сверления используйте сверла с внутренним подводом СОЖ. Это позволит сохранить минимальную степень самоупрочнения (в пределах 10%) нержавеющей стали при обработке.
  
• 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, т.к. 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, т.к. он лучше препятствует образованию нароста.
  
• Не используйте изношенный инструмент, т.к. это увеличивает наклеп материала при обработке и приводит к поломке инструмента.

Используемая информация: рекомендации производителей  инструмента Dormer Pramet, Sandvik, Kennametal.