一،خصائص الفولاذ عالي القوة-والمشاكل التي تظهر أثناء العمل به
عادة ما يكون الفولاذ عالي القوة عبارة عن سبائك فولاذية ذات قوة شد تزيد عن 1200 ميجا باسكال. يمكن تقسيمها إلى مجموعتين: فولاذ ذو سبائك منخفضة - (مثل 40Cr، 30CrMnSi) وفولاذ فائق القوة (مثل 300M، 45CrNiMoVA). الأجزاء الرئيسية منه هي:
صلابة وصلابة عالية: بعد التبريد أو التقسية، يمكن أن تصل الصلابة إلى HRC30-50، وتصل قوة الشد إلى 1500MPa، وتبقى الصلابة جيدة. وهذا يعني أنه من الصعب جدًا القطع وأن قوة القطع تزيد بمقدار 1.2 إلى 1.5 مرة عن قوة الفولاذ العادي.
الموصلية الحرارية المنخفضة: الموصلية الحرارية هي فقط 1/3 إلى 1/4 من الفولاذ الكربوني المتوسط. تكون حرارة القطع في الغالب في منطقة طرف الأداة، مما قد يؤدي إلى تآكل الأداة بسرعة.
الميل إلى العمل بشكل أكثر صلابة: تتشكل طبقة صلبة على الطبقة السطحية أثناء القطع. هذه الطبقة أصلب بنسبة 50% إلى 100% من المادة الأساسية، مما يجعل القطع أكثر صعوبة.
من الصعب كسر الرقائق: اللدونة العالية تجعل الرقائق تشكل أشرطة متواصلة يمكن أن تعلق بسهولة في الأداة وقطعة العمل، مما يجعل المعالجة أقل استقرارًا.
تسبب هذه السمات مشاكل بما في ذلك كسر الأدوات، والتآكل السريع، وضعف جودة السطح عند المعالجة بالطرق التقليدية. والسؤال الأساسي هو ما إذا كانت الآلات CNC يمكنها تجاوز هذه التحديات.
2، فحص مدى جودة عمل تكنولوجيا التصنيع باستخدام الحاسب الآلي مع الفولاذ عالي القوة-.
تساعد آلات التحكم العددي في إنتاج فولاذ عالي القوة-من خلال السماح لك بالتحكم في الحركة بدقة عالية، وتغيير الأدوات تلقائيًا، وربط العديد من المحاور معًا. قد ترى مدى قابليتها للتكيف بالطرق التالية:
1. قواعد صارمة للأدوات الآلية
تتطلب معالجة الفولاذ عالي القوة-أدوات آلية مزودة بأعمدة دوران عالية الصلابة- وأنظمة قضبان توجيه قادرة على تحمل قوى القطع الكبيرة. على سبيل المثال، يمكن لأدوات ماكينات CNC ذات وصلة خمسة محاور أن تقلل الاهتزاز أثناء المعالجة المعقدة للأسطح وتجعل المعالجة أكثر استقرارًا من خلال تحسين التصميم الهيكلي وخوارزميات التحكم في الحركة. إن مركز المعالجة ذي المحاور الخمسة - المستخدم في الطيران لديه وظيفة قطع ذات سرعة خطية ثابتة تحافظ على سرعة القطع كما هي عند طحن الأسطح المخروطية والكروية. وهذا يمنع الأداة من التحميل الزائد عندما تختلف السرعة.
2. تحسين خامات وأشكال الأدوات
نظرًا لأن الفولاذ-عالي القوة قوي جدًا، تحتاج مواد الأدوات إلى إيجاد التوازن الصحيح بين الصلابة والمتانة والثبات الحراري:
أدوات قطع السبائك الصلبة جيدة للآلات القاسية. يتم تصنيعها بشكل أفضل عن طريق إضافة كربيدات مثل TiC وTaC. على سبيل المثال، أثناء العمل باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 2169 وأدوات قطع السبائك الصلبة بدرجة YH1، يمكنك الحصول على خشونة سطح تبلغ Ra0.8-1.6 ميكرومتر من خلال استخدام زاوية أمامية قدرها 22 درجة وزاوية خلفية قدرها 10 درجات، جنبًا إلى جنب مع تبريد زيت القطع الكبريتي.
أدوات القطع المطلية: يمكن لطلاء TiAlN أن يجعل سطح أدوات القطع أكثر صلابة من 3500HV ويقلل من احتمالية تآكل الهلال. أثبتت الاختبارات أن الأدوات ذات الطلاءات تدوم لفترة أطول ثلاث مرات من الأدوات التي لا تحتوي على طلاءات أثناء العمل بفولاذ 300M.
تعتبر أداة القطع المكعبة من نيتريد البورون (CBN) جيدة للتصنيع الدقيق ويمكنها تحمل درجات حرارة تصل إلى 3000HV. يمكنها الحصول على خشونة سطحية تبلغ Ra0.4 μm أو أقل عند القطع بسرعة 50m/min والتغذية بسرعة 0.1mm/s.
المعلمات الهندسية لأداة القطع: زاوية مشط قصيرة (0 درجة -5 درجة)، وزاوية مشط كبيرة (10 درجة -15 درجة)، وتصميم حافة منحنية يمكنه توزيع قوة القطع وتقليل فرصة كسر الحافة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي نصف قطر طرف الأداة الذي يبلغ r أكبر من أو يساوي 0.8 مم إلى إطالة عمر الأداة بشكل كبير أثناء العمل بفولاذ 300 متر.
3. إعدادات التقطيع وطريقة التبريد
سرعة القطع: بالنسبة للتصنيع الخام، تبقى السرعة منخفضة (15-50 م/دقيقة) لتقليل الضغط الحراري. ولتصنيع الآلات الدقيقة، يتم رفع السرعة إلى 80-120 م/دقيقة للاستفادة من تأثير التليين الحراري. يكشف اختبار المعالجة الخام للفولاذ 300M أن قوة القطع متواضعة وجودة السطح جيدة عندما تكون سرعة القطع 150m/min، ومعدل التغذية 0.2mm/s، وعمق القطع 1mm.
كيفية التبريد: يمكن لسائل التبريد ذو الضغط العالي- (ضغط أكبر من أو يساوي 7 ميجاباسكال) أن يصل إلى منطقة القطع ويخفض درجة الحرارة بأكثر من 40%. بالنسبة لمواد الرقائق التي يصعب كسرها، يمكن أن تساعد تقنيات التبريد النبضي في تشقق الرقائق.
اختيار سائل القطع المناسب: يمكن لمستحلب الضغط الشديد، الذي يحتوي على إضافات الضغط الشديد من الكبريت والكلور، أن يوفر طبقة امتصاص كيميائية تمنع الأداة من الاتصال المباشر بقطعة العمل. على سبيل المثال، استخدام مبرد نشط مع CCL4 عند العمل مع معادن ذات درجة حرارة عالية-يمكن أن يجعل الأدوات تدوم لفترة أطول بنسبة 50%.
3، الاستخدامات الشائعة للتصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) للصلب عالي القوة-.
1. تصنيع أجزاء مطروقات الطيران
بالنسبة للطيران،-تتميز المطروقات الفولاذية عالية القوة، مثل الإطار الخلفي لخزانات الوقود، بأشكال معقدة ومواد قوية. المعالجة التقليدية بطيئة وتحتاج إلى الكثير من التثبيت. باستخدام النمذجة العكسية للمسح البصري، تمكنا من تحديد موضع البدل الفارغ بدقة بعد التبديل إلى تقنية التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ذات المحاور الخمسة-. عند دمجها مع اختبارات القطع للعثور على أفضل الإعدادات (مثل سرعة القطع البالغة 60 م/دقيقة ومعدل التغذية 0.05 مم/ص)، تم تقليل الوقت المستغرق لمعالجة قطعة واحدة بنسبة 40%، ووصلت خشونة السطح إلى Ra0.8 ميكرومتر.
2. العمل على أعمدة ناقل حركة السيارة
يجب أن يكون الفولاذ 40Cr المستخدم في أعمدة نقل السيارات قويًا جدًا ضد التعب. باستخدام أدوات قطع السبائك الصلبة المطلية بزاوية أمامية قدرها 5 درجات وزاوية خلفية قدرها 12 درجة في الدوران CNC، إلى جانب القطع الخطي الثابت بسرعة (سرعة السطح 120 م / دقيقة)، تستمر الأداة لأكثر من ساعتين أثناء معالجة الدفعات، ويرتفع معدل تأهيل المنتج إلى 99.5٪.
