МАТЕРИАЛЫ С ОСОБЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
Стали с улучшенной обрабатываемостью
Резанием
Обработка резанием — основной способ изготовления большинства деталей машин и приборов. С улучшением обрабатываемости сталей возрастает производительность их обработки. Особое значение это имеет для массового производства, где широко применяются автоматические линии.
Обрабатываемость оценивают несколькими показателями, главный из которых — интенсивность изнашивания режущего инструмента. Количественная характеристика этого показателя — максимально допустимая скорость резания, соответствующая определенной степени износа или заданной стойкости инструмента. К дополнительным показателям относят чистоту поверхности резания, форму стружки и легкость ее отвода.
Обрабатываемость стали зависит от ее механических свойств, теплопроводности, микроструктуры и химического состава.
Связь между обрабатываемостью и механическими свойствами неоднозначная. Допустимая скорость резания снижается с увеличением твердости и прочности стали, поскольку возрастают усилия резания и температура нагрева инструмента, вызывающая разупрочнение его режущей кромки и снижение стойкости. Между тем обработка слишком пластичных сталей затруднена вследствие образования сплошной трудноломаю-щейся стружки, которая, непрерывно скользя по передней поверхности инструмента, нагревает и интенсивно изнашивает ее. Кроме того, на режущей кромке инструмента из-за налипания металла возникает нарост, в результате чего поверхность получается шероховатой с задирами.
|
|
|
Особенно плохой обрабатываемостью отличаются аустенитные стали, которые кроме высокой пластичности и вязкости имеют пониженную теплопроводность. Выделяющаяся при их обработке теплота, концентрируется н зоне резания, снижая стойкость инструмента.
Повышение обрабатываемости резанием достигается технологическими и металлургическими приемами. К технологическим относятся термическая обработка и наклеп. Заготовки среднеуглеродистых сталей подвергают нормализации, так как при этом формируется наиболее благоприятная для обработки структура, состоящая из феррита и пластинчатого перлита. Нормализацию проводят с высоких температур нагрева для укрупнения зерна, что несколько увеличивает допустимую скорость резания.
Обрабатываемость низкоуглеродистых сталей повышают холодной пластической деформацией, которая, снижая пластичность сталей, способствует получению сыпучей, легкоотделяющейся стружки.
Более эффективны металлургические приемы, предусматривающие введение в конструкционную сталь серы, селена, теллура, кальция, изменяющих состав и количество неметаллических включений; свинца, создающего собственные металлические включения; фосфора, изменяющего свойства металлической основы.
|
|
|
Эти добавки и образуемые ими включения создают как бы внутреннюю смазку, которая в зоне резания снижает трение между инструментом и стружкой, а также облегчают измельчение стружки.
Стали с увеличенным содержанием серы или дополнительно легированные указанными выше элементами относятся к так называемым автоматным сталям. В соответствии с ГОСТ 1414-75 их маркируют буквой А (автоматная); присутствие свинца обозначает буква С, селена — Е, кальция - Ц1, двузначная цифра после букв А, АС или АЦ — это среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Автоматные сернистые стали АН, А20, АЗО, А35, А40Г являются углеродистыми, содержат 0,08 - 0,30 % S и 0,05 - 0,15 % Р. Для того чтобы не проявлялась красноломкость, в них увеличено количество марганца (0,70-1,55%).
Сера образует большое количество сульфидов марганца, вытянутых в направлении прокатки. Сульфиды оказывают смазывающее действие. Кроме того, нарушая сплошность металла, они вместе с фосфором, повышающим хрупкость феррита, облегчают отделение и измельчение стружки. Отсутствие налипания металла на инструмент способствует получению гладкой блестящей поверхности резания. Вместе с тем повышенное количество серы и фосфора снижает качество стали. Автоматным сернистым сталям свойственна анизотропия механических свойств — пониженные вязкость, пластичность и особенно сопротивление усталости в
|
|
|
Автоматные стали, содержащие кальций, производят по техническим условиям.
поперечном направлении прокатки. Это обстоятельство, а также пичкая коррозионная стойкость ограничивают их применение для изготовления ответственных деталей машин. Стали All, А20 используют для крепеж пых деталей, а также малонагруженных деталей сложной формы, к ко горым предъявляются требования высокой точности размеров и чистоты поверхности. Стали АЗО, А40Г предназначены для деталей, испытываю щих более высокие напряжения.
Автоматные свинцовосодержащие (0,15-0,35% РЬ) стали подразде ляют на углеродистые с повышенным содержанием серы (АС14, АС40, АС35Г2, АС45Г2) и легированные, среди которых имеются низкоуглеродистые (АС12ХН, АС14ХГН, АС20ХГНМ) и среднеуглеродистыс (АСЗОХМ, АС38ХГМ, АС40ХГНМ). По обрабатываемости эти стали за метно превосходят сернистые. Свинец не растворяется в стали и находится в виде дисперсных частиц, которые вместе с сульфидами действуют как эффективные измельчители стружки. Кроме того, от теплоты резания свинец плавится, растекаясь в виде пленки по обрабатываемой поверхно сти, и эффективно снижает трение между инструментом и деталью.
|
|
|
Введение свинца повышает скорость резания на 30 - 40 % без снижения стойкости инструмента и в 2 - 7 раз увеличивает стойкость инструмента при сохранении принятой скорости резания.
Свинец не ухудшает прочностных свойств, вызывая некоторую ани зотропию пластичности и вязкости. Свинцовосодержащие стали широко применяют на автомобильных заводах для изготовления многих деталей двигателя.
Автоматные селеносодержащие стали подразделяют на углеродистые (А35Е, А45Е) и хромистую (А40ХЕ). Они содержат 0,04 - 0,10 % Se и 0,06 0,12% S. Повышение обрабатываемости связано с образованием селем и дов и сульфоселенидов. Они обволакивают твердые оксидные включения и тем самым устраняют их истирающее действие. Кроме того, сслени ды сохраняют глобулярную форму после обработки давлением, поэтому практически не вызывают анизотропию свойств стали. Применение селе носодержащих сталей позволяет в 2 раза снизить расход инструмента и до 30 % повысить производительность обработки.
В отличие от серы селен практически не снижает коррозионных свойств. Его вводят в аустенитную хромоникелевую коррозионно-стойкую сталь. Так, 12Х18Н10Е (ГОСТ 5632-72) содержит 0,15 - 0,30% Se и по обрабатываемости приближается к простой углеродистой стали.
Автоматные калъцийсодержащие (0,002 - 0,008% Са) стали (АЦ20, ЛЦЗО, АЦ40Х, АЦЗОХН и др.) с добавлением свинца и теллура предна значены для изготовления термически упрочненных деталей, обрабаты ваемых твердосплавным инструментом при высоких (100 м/мии и более)
скоростях резания. Необходимость использования высоких скоростей обработки диктуется тем, что тугоплавкие кальцийсодержащие включения, образующиеся в этих сталях, способны размягчаться и проявлять смазывающее действие лишь при высоких температурах в зоне резания.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 615; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!