เหล็กหลายประเภทและสิ่งที่คุณควรรู้เกี่ยวกับการตัดเฉือนซีเอ็นซี

เหล็กมีหลายรูปแบบ: รูปทรงเรขาคณิตต่าง ๆ ของแผ่นโลหะแผ่นเพลทแท่งและคานท่อและวัตถุดิบของแข็งที่ใช้ในการตัดเฉือนซีเอ็นซีของเหล็ก เหล็กกล้าใช้ในการใช้งานมากมายและอุตสาหกรรมมากมายดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะมีเหล็กหลายประเภท แต่อะไรคือความแตกต่างระหว่างสแตนเลสและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ? การตัดเฉือนฟรีและเหล็กเครื่องมือ? ในบทความนี้คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับเหล็กแปรรูปหลายประเภทและวิธีการประสบความสำเร็จในการประมวลผลประเภทเหล็ก CNC

เหล็กคืออะไร?

เหล็กเป็นคำศัพท์ที่กว้างสำหรับโลหะผสมเหล็กและคาร์บอน ปริมาณคาร์บอน (0.05% -2% โดยน้ำหนัก) และการเพิ่มองค์ประกอบอื่น ๆ เป็นตัวกำหนดโลหะผสมเฉพาะของเหล็กและคุณสมบัติของวัสดุ องค์ประกอบการผสมอื่น ๆ ได้แก่ แมงกานีส, ซิลิคอน, ฟอสฟอรัส, ซัลเฟอร์และออกซิเจน คาร์บอนเพิ่มความแข็งของเหล็กในเวลาเดียวกันองค์ประกอบอื่น ๆ สามารถเพิ่มเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนหรือความสามารถในการทำงาน เนื้อหาของแมงกานีสมักจะสูงขึ้น (อย่างน้อย 0.30% ถึง 1.5%) เพื่อลดความเปราะบางของเหล็กและเพิ่มความแข็งแรง

ความแข็งแรงและความแข็งของเหล็กเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่ได้รับความนิยมมากที่สุด มันคือการทำให้เหล็กเหมาะสำหรับการก่อสร้างและการขนส่งเนื่องจากวัสดุนี้สามารถใช้เป็นเวลานานภายใต้การโหลดที่หนักและซ้ำ ๆ โลหะผสมเหล็กบางชนิดคือพันธุ์สแตนเลสสตีลมีความทนทานต่อการกัดกร่อนซึ่งทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับชิ้นส่วนที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

อย่างไรก็ตามความแข็งแรงและความแข็งนี้จะขยายเวลาการตัดเฉือนและเพิ่มการสึกหรอของเครื่องมือ เหล็กเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งทำให้หนักเกินไปสำหรับการใช้งานบางอย่าง อย่างไรก็ตามเหล็กมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเป็นหนึ่งในโลหะที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิต ในกระบวนการผลิตของเราเรามักจะใช้สแตนเลสวัตถุดิบเป็นอุปกรณ์เสริมโลหะ.

ประเภทเหล็ก

ให้เราพูดคุยเกี่ยวกับเหล็กหลายประเภท ในฐานะที่เป็นเหล็กต้องเพิ่มคาร์บอนลงในเหล็ก อย่างไรก็ตามเนื้อหาของคาร์บอนจะแตกต่างกันไปซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่ดีในประสิทธิภาพ เหล็กกล้าคาร์บอนมักจะหมายถึงเหล็กนอกเหนือจากสแตนเลสและถูกระบุด้วยเหล็กเกรด 4 หลักพูดในวงกว้างมากขึ้นมันเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเหล็กคาร์บอนกลางหรือเหล็กกล้าคาร์บอนสูง

เหล็กคาร์บอนต่ำ: ปริมาณคาร์บอนน้อยกว่า 0.30% (โดยน้ำหนัก)

เหล็กกล้าคาร์บอนขนาดกลาง: ปริมาณคาร์บอน 0.3-0.5%

เหล็กคาร์บอนสูง: 0.6% ขึ้นไป

องค์ประกอบการผสมหลักของเหล็กจะแสดงด้วยหมายเลขแรกในเกรดสี่หลัก ตัวอย่างเช่นเหล็ก 1xxx ใด ๆ เช่น 1018 จะมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบการผสมหลัก 1018 เหล็กมีคาร์บอน 0.14-0.20% และฟอสฟอรัสจำนวนเล็กน้อยซัลเฟอร์และแมงกานีส โลหะผสมอเนกประสงค์ทั่วไปนี้มักใช้สำหรับปะเก็นเครื่องตัดเฉือนเพลาเกียร์และหมุด

เหล็กกล้าคาร์บอนเกรดที่ง่ายต่อการประมวลผลผ่านการรักษาด้วยฟอสเฟตและฟอสเฟตอีกครั้งเพื่อแบ่งชิปออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ สิ่งนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้ชิปยาวหรือขนาดใหญ่ที่เข้าไปพัวพันกับเครื่องมือในระหว่างการตัด เหล็กกล้าที่สามารถเพิ่มความเร็วในการประมวลผลได้ แต่อาจลดความเหนียวและความต้านทานต่อแรงกระแทก

สแตนเลส

สแตนเลสมีคาร์บอน แต่ยังมีโครเมียมประมาณ 11% ซึ่งเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ โครเมียมมากขึ้นหมายถึงการเกิดสนิมน้อยลง! การเพิ่มนิกเกิลยังสามารถปรับปรุงความต้านทานสนิมและความต้านทานแรงดึง นอกจากนี้สแตนเลสมีความต้านทานความร้อนที่ดีและเหมาะสำหรับการบินและอวกาศและการใช้งานอื่น ๆ ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ตามโครงสร้างผลึกของโลหะสแตนเลสสามารถแบ่งออกเป็นห้าประเภท ห้าประเภท ได้แก่ ออสเทนไนต์เฟอร์ไรต์มาร์เทนไซต์เพล็กซ์และการตกตะกอน เกรดสแตนเลสถูกระบุด้วยตัวเลขสามหลักแทนสี่หลัก หมายเลขแรกแสดงถึงโครงสร้างผลึกและองค์ประกอบการผสมหลัก

ตัวอย่างเช่นสแตนเลส 300 ซีรีส์เป็นอัลลอยด์โครเมียม-นิคเกลออสเทนนิติก 304 สแตนเลสเป็นเกรดที่พบมากที่สุดหรือที่รู้จักกันในชื่อ 18/8 เนื่องจากปริมาณโครเมียมของมันคือ 18% และเนื้อหานิกเกิลคือ 8% 303 สแตนเลสเป็นรุ่นเครื่องตัดเฉือนฟรี 304 สแตนเลส การเติมซัลเฟอร์ช่วยลดความต้านทานการกัดกร่อนดังนั้นสแตนเลส 303 ชนิดจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมมากกว่าประเภท 304

สแตนเลสสามารถใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ประเภท 316 สแตนเลสสามารถใช้สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์เช่นชิ้นส่วนวาล์วในเครื่องจักรและท่อหลังจากการประมวลผลที่เหมาะสม 316 สแตนเลสยังใช้สำหรับการตัดเฉือนถั่วและสลักเกลียวซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์ 303 สแตนเลสใช้สำหรับเกียร์เพลาและชิ้นส่วนอื่น ๆ ที่จำเป็นสำหรับเครื่องบินและรถยนต์

เหล็กเครื่องมือ

เครื่องมือเหล็กใช้ในการผลิตเครื่องมือสำหรับกระบวนการผลิตต่าง ๆ รวมถึงการหล่อแบบตายการฉีดขึ้นรูปการปั๊มและการตัด มีโลหะผสมเหล็กเครื่องมือที่แตกต่างกันมากมายที่สามารถใช้สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน แต่พวกเขาทั้งหมดเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความแข็งของพวกเขา แต่ละคนสามารถทนต่อการสึกหรอของการใช้งานหลายครั้ง (แม่พิมพ์เหล็กที่ใช้สำหรับการฉีดขึ้นรูปสามารถทนต่อวัสดุหนึ่งล้านเท่าหรือมากกว่า) และมีความต้านทานอุณหภูมิสูง

การใช้งานทั่วไปของเหล็กเครื่องมือคือแม่พิมพ์ฉีดซึ่งประมวลผลโดย CNC เหล็กแข็งเพื่อผลิตชิ้นส่วนการผลิตที่มีคุณภาพสูงสุด โดยปกติแล้วเหล็ก H13 จะถูกเลือกเนื่องจากคุณสมบัติความเมื่อยล้าความร้อนที่ดี-ความแข็งแรงและความแข็งสามารถทนต่อการสัมผัสในระยะยาวต่ออุณหภูมิสูง แม่พิมพ์ H13 เหมาะสำหรับวัสดุการฉีดขึ้นรูปขั้นสูงที่มีอุณหภูมิหลอมเหลวสูงเนื่องจากมีอายุการใช้งานเชื้อราที่ยาวนานกว่าเหล็กอื่น ๆ ประมาณ 500,000 ถึง 1 ล้านครั้ง ในเวลาเดียวกัน S136 เป็นสแตนเลสที่มีอายุการใช้งานเชื้อรามากกว่าหนึ่งล้านครั้ง วัสดุนี้สามารถขัดได้ในระดับสูงสุดและใช้ในแอปพลิเคชันพิเศษที่จำเป็นต้องมีความชัดเจนทางแสงสูง

การแปรรูปเหล็ก

คุณสมบัติที่มีประโยชน์ที่สุดของเหล็กมาจากขั้นตอนการประมวลผลและการประมวลผลเพิ่มเติม วิธีการเหล่านี้สามารถดำเนินการก่อนการประมวลผลเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของเหล็กและทำให้เหล็กประมวลผลง่ายขึ้น โปรดจำไว้ว่าการทำให้วัสดุแข็งตัวก่อนการตัดเฉือนจะขยายเวลาการตัดเฉือนและเพิ่มการสึกหรอของเครื่องมือ แต่สามารถรักษาเหล็กได้หลังจากการตัดเฉือนเพื่อเพิ่มความแข็งแรงหรือความแข็งของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ที่กล่าวว่าเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องคิดล่วงหน้าการรักษาที่วางแผนไว้ซึ่งคุณต้องใช้เพื่อให้บรรลุคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับชิ้นส่วนของคุณ

การบำบัดความร้อน

การรักษาด้วยความร้อนหมายถึงกระบวนการต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการอุณหภูมิของเหล็กเพื่อเปลี่ยนคุณสมบัติของวัสดุ ตัวอย่างคือการหลอมซึ่งใช้เพื่อลดความแข็งและเพิ่มความเหนียวทำให้เหล็กประมวลผลง่ายขึ้น กระบวนการหลอมทำให้เหล็กร้อนขึ้นอย่างช้าๆถึงอุณหภูมิที่ต้องการและรักษาไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง เวลาและอุณหภูมิที่ต้องการขึ้นอยู่กับโลหะผสมเฉพาะและลดลงเมื่อปริมาณคาร์บอนเพิ่มขึ้น ในที่สุดโลหะจะเย็นลงอย่างช้าๆในเตาเผาหรือล้อมรอบด้วยวัสดุฉนวน

การรักษาความร้อนเป็นปกติสามารถกำจัดความเครียดภายในในเหล็กในขณะที่รักษาความแข็งแรงและความแข็งสูงกว่าเหล็กที่อบอ่อน ในระหว่างกระบวนการทำให้เป็นมาตรฐานเหล็กจะถูกทำให้ร้อนถึงอุณหภูมิสูงแล้วระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อให้ได้ความแข็งที่สูงขึ้น

เหล็กชุบแข็งเป็นอีกกระบวนการบำบัดความร้อนคุณเดาได้ว่ามันแข็งเหล็ก มันจะเพิ่มความแข็งแรง แต่มันจะทำให้วัสดุเปราะมากขึ้น กระบวนการชุบแข็งเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนอย่างช้าๆเหล็กแช่ที่อุณหภูมิสูงแล้วแช่เหล็กในน้ำน้ำมันหรือสารละลายน้ำเกลือสำหรับการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว

ในที่สุดกระบวนการบำบัดความร้อนเพื่อลดความอ่อนไหวของเหล็กดับ เหล็กกล้าอุณหภูมิเกือบจะเหมือนกับการทำให้เป็นมาตรฐาน: มันถูกทำให้ร้อนอย่างช้าๆถึงอุณหภูมิที่เลือกและจากนั้นเหล็กจะระบายความร้อนด้วยอากาศ ความแตกต่างคืออุณหภูมิการแบ่งเบางอต่ำกว่ากระบวนการอื่น ๆ ซึ่งช่วยลดความเปราะบางและความแข็งของเหล็กกล้า

การตกตะกอนการชุบแข็ง

การแข็งตัวของน้ำฝนเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็ก สแตนเลสบางเกรดอาจรวมค่า pH ในชื่อซึ่งหมายความว่าพวกเขามีคุณสมบัติการชุบแข็งการตกตะกอน ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเหล็กกล้าการตกตะกอนคือพวกมันมีองค์ประกอบเพิ่มเติม: ทองแดงอลูมิเนียมฟอสฟอรัสหรือไทเทเนียม มีโลหะผสมที่แตกต่างกันมากมายที่นี่ เพื่อเปิดใช้งานคุณสมบัติการชุบแข็งของการตกตะกอนเหล็กจะถูกสร้างขึ้นเป็นรูปร่างสุดท้ายและจากนั้นจะได้รับการรักษาแบบชุบแข็งอายุ กระบวนการชุบแข็งแบบชาร์จทำให้วัสดุร้อนเป็นเวลานานในการตกตะกอนองค์ประกอบที่เพิ่มเข้ามาและสร้างอนุภาคของแข็งที่มีขนาดแตกต่างกันซึ่งจะเป็นการเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุ

17-4ph (หรือที่รู้จักกันในชื่อ 630 Steel) เป็นตัวอย่างทั่วไปของเกรดการชุบแข็งของการตกตะกอนสำหรับสแตนเลส โลหะผสมมีโครเมียม 17% และนิกเกิล 4% และทองแดง 4% ซึ่งช่วยให้การตกตะกอนของการตกตะกอน เนื่องจากความแข็งที่เพิ่มขึ้นความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนสูงจึงใช้ 17-4ph สำหรับแพลตฟอร์มดาดฟ้าเฮลิคอปเตอร์ใบพัดกังหันและถังขยะนิวเคลียร์

การทำงานเย็น

คุณสมบัติของเหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ต้องใช้ความร้อนมาก ตัวอย่างเช่นเหล็กกล้าทำงานเย็นนั้นแข็งแกร่งขึ้นผ่านกระบวนการชุบแข็งในการทำงาน เมื่อโลหะผิดรูปพลาสติกการทำงานจะแข็งขึ้น สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการทุบการกลิ้งหรือการวาดโลหะ ในระหว่างการประมวลผลหากเครื่องมือหรือชิ้นงานร้อนเกินไปการแข็งตัวของการทำงานจะเกิดขึ้นโดยไม่คาดคิด การทำงานเย็นยังสามารถปรับปรุงความสามารถในการทำงานของเหล็ก เหล็กอ่อนเหมาะสำหรับการทำงานเย็นมาก

ข้อควรระวังสำหรับการออกแบบโครงสร้างเหล็ก

เมื่อออกแบบชิ้นส่วนเหล็กเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องจดจำลักษณะเฉพาะของวัสดุ ลักษณะที่ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันของคุณอาจต้องพิจารณาการออกแบบเพิ่มเติมสำหรับการผลิต (DFM)

เนื่องจากความแข็งของวัสดุการประมวลผลเหล็กใช้เวลานานกว่าวัสดุที่นุ่มกว่าอื่น (เช่นอลูมิเนียมหรือทองเหลือง) คุณต้องใช้การตั้งค่าเครื่องที่ถูกต้องเพื่อปรับคุณภาพการตัดเฉือนและลดการสึกหรอของเครื่องมือ ในทางปฏิบัตินี่หมายถึงความเร็วของแกนหมุนที่ช้าลงและอัตราการป้อนเพื่อปกป้องชิ้นส่วนและแม่พิมพ์ของคุณ

แม้ว่าคุณจะไม่ได้ทำการประมวลผล แต่คุณก็ควรประเมินเกรดเหล็กที่เหมาะสำหรับโครงการของคุณไม่เพียง แต่ในแง่ของความแข็งและความแข็งแรง แต่ยังรวมถึงความแตกต่างในการใช้งานได้ ตัวอย่างเช่นเวลาประมวลผลของสแตนเลสนั้นประมาณสองเท่าของเหล็กกล้าคาร์บอน เมื่อตัดสินใจเลือกเกรดที่แตกต่างกันคุณจะต้องพิจารณาว่าคุณลักษณะใดที่มีความสำคัญสูงสุดและโลหะผสมเหล็กใดที่สามารถใช้ได้อย่างง่ายดาย เกรดที่ใช้กันทั่วไปเช่น 304 หรือ 316 สแตนเลสมีขนาดสต็อกที่หลากหลายให้เลือกและใช้เวลาน้อยลงในการค้นหาและซื้อ 

-------------------------------------------------จบ-----------------------------------------------------

แก้ไขโดย Rebecca Wang