Thép có nhiều dạng: các hình dạng hình học khác nhau của các tấm kim loại, tấm, thanh và dầm, đường ống, và tất nhiên là nguyên liệu thô rắn được sử dụng trong gia công thép CNC. Thép được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng và rất nhiều ngành công nghiệp, vì vậy thật hợp lý khi có nhiều loại thép khác nhau. Nhưng sự khác biệt giữa thép không gỉ và thép carbon thấp là gì? Gia công miễn phí và thép công cụ? Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về nhiều loại thép được chế biến và làm thế nào để các loại thép xử lý CNC thành công.
Thép là gì?
Thép là một thuật ngữ rộng cho hợp kim sắt và carbon. Hàm lượng carbon (0,05% -2% theo trọng lượng) và việc bổ sung các yếu tố khác quyết định hợp kim cụ thể của thép và tính chất vật liệu của nó. Các yếu tố hợp kim khác bao gồm mangan, silicon, phốt pho, lưu huỳnh và oxy. Carbon làm tăng độ cứng của thép cùng một lúc, các yếu tố khác có thể được thêm vào để cải thiện khả năng chống ăn mòn hoặc khả năng làm việc. Hàm lượng mangan thường cao hơn (ít nhất 0,30% đến 1,5%) để giảm độ giòn của thép và tăng sức mạnh của nó.
Sức mạnh và độ cứng của thép là một trong những đặc điểm phổ biến nhất của nó. Điều đó làm cho thép phù hợp cho các ứng dụng xây dựng và vận chuyển, bởi vì vật liệu này có thể được sử dụng trong một thời gian dài dưới tải trọng nặng và lặp đi lặp lại. Một số hợp kim thép, cụ thể là các giống thép không gỉ, có khả năng chống ăn mòn, điều này làm cho chúng là sự lựa chọn tốt nhất cho các bộ phận hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
Tuy nhiên, sức mạnh và độ cứng này cũng sẽ kéo dài thời gian gia công và tăng hao mòn công cụ. Thép là một vật liệu mật độ cao, làm cho nó quá nặng đối với các ứng dụng nhất định. Tuy nhiên, thép có tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao, đó là lý do tại sao nó là một trong những kim loại được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất. Trong quy trình sản xuất của chúng tôi, chúng tôi thường sử dụng thép không gỉ nguyên liệu thô như
Phụ kiện kim loại đúc các bộ phận.
Loại thép
Hãy để chúng tôi thảo luận về nhiều loại thép. Như thép, carbon phải được thêm vào sắt. Tuy nhiên, nội dung của carbon sẽ khác nhau, dẫn đến những thay đổi lớn trong hiệu suất của nó. Thép carbon thường đề cập đến thép không phải là thép không gỉ, và được xác định bằng loại thép 4 chữ số, nói rộng hơn, nó là thép carbon thấp, thép carbon trung bình hoặc thép carbon cao.
Thép carbon thấp: Hàm lượng carbon nhỏ hơn 0,30% (theo trọng lượng)
Thép carbon trung bình: 0,3-0,5% hàm lượng carbon
Thép carbon cao: 0,6% trở lên
Các yếu tố hợp kim chính của thép được thể hiện bằng số đầu tiên trong lớp bốn chữ số. Ví dụ, bất kỳ loại thép 1xxx nào, chẳng hạn như 1018, sẽ có carbon làm nguyên tố hợp kim chính. 1018 Thép chứa 0,14-0,20% carbon và một lượng nhỏ phốt pho, lưu huỳnh và mangan. Hợp kim đa năng này thường được sử dụng để gia công các miếng đệm, trục, bánh răng và ghim.
Thép carbon cấp độ dễ xử lý trải qua các phương pháp điều trị tái tạo lại và phát hiện lại để chia các chip thành các mảnh nhỏ hơn. Điều này ngăn chặn các chip dài hoặc lớn không bị vướng vào công cụ trong quá trình cắt. Thép có thể gia công có thể tăng tốc thời gian xử lý, nhưng có thể làm giảm độ dẻo và khả năng chống va đập.
Thép không gỉ
Thép không gỉ chứa carbon, nhưng cũng chứa khoảng 11% crom, làm tăng khả năng chống ăn mòn của vật liệu. Nhiều crom có nghĩa là ít gỉ hơn! Thêm niken cũng có thể cải thiện khả năng chống gỉ và độ bền kéo. Ngoài ra, thép không gỉ có khả năng chịu nhiệt tốt và phù hợp cho hàng không vũ trụ và các ứng dụng khác trong môi trường khắc nghiệt.
Theo cấu trúc tinh thể của kim loại, thép không gỉ có thể được chia thành năm loại. Năm loại là austenite, ferrite, martensite, song công và lượng mưa cứng. Các lớp thép không gỉ được xác định bằng ba chữ số thay vì bốn chữ số. Số đầu tiên đại diện cho cấu trúc tinh thể và các yếu tố hợp kim chính.
Ví dụ, thép không gỉ 300 series là một hợp kim crom-nickel austenitic. Thép không gỉ 304 là loại phổ biến nhất, còn được gọi là 18/8 vì hàm lượng crom của nó là 18% và hàm lượng niken là 8%. Thép không gỉ 303 là phiên bản gia công miễn phí của thép không gỉ 304. Việc bổ sung lưu huỳnh làm giảm khả năng chống ăn mòn của nó, do đó loại thép không gỉ loại 303 dễ bị rỉ sét hơn loại 304.
Thép không gỉ có thể được sử dụng trong một loạt các ngành công nghiệp. Thép không gỉ loại 316 có thể được sử dụng cho các thiết bị y tế, chẳng hạn như các bộ phận van trong máy móc và đường ống, sau khi xử lý thích hợp. Thép không gỉ 316 cũng được sử dụng cho các loại hạt và bu lông gia công, nhiều trong số đó được sử dụng trong các ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và ô tô. 303 Thép không gỉ được sử dụng cho bánh răng, trục và các bộ phận khác cần thiết cho máy bay và ô tô.
Thép công cụ
Thép công cụ được sử dụng để sản xuất các công cụ cho các quy trình sản xuất khác nhau, bao gồm đúc chết, ép phun, dập và cắt. Có nhiều hợp kim thép công cụ khác nhau có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau, nhưng tất cả chúng đều được biết đến với độ cứng của chúng. Mỗi người trong số họ có thể chịu được sự hao mòn của nhiều lần sử dụng (khuôn thép được sử dụng để phun có thể chịu được một triệu lần trở lên vật liệu) và có điện trở nhiệt độ cao.
Một ứng dụng phổ biến của thép công cụ là khuôn phun, được xử lý bằng CNC bằng thép cứng để tạo ra các bộ phận sản xuất chất lượng cao nhất. Thép H13 thường được chọn vì tính chất mỏi nhiệt tốt của nó-độ bền và độ cứng của nó có thể chịu được tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ khắc nghiệt. Khuôn H13 rất thích hợp cho các vật liệu ép phun tiên tiến với nhiệt độ nóng chảy cao, bởi vì nó cung cấp tuổi thọ nấm mốc dài hơn so với các loại thép-500.000 đến 1 triệu lần khác. Đồng thời, S136 là thép không gỉ, với tuổi thọ của nấm mốc hơn một triệu lần. Vật liệu này có thể được đánh bóng ở mức cao nhất và được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt khi cần có độ rõ quang học cao.
Xử lý thép
Một số tính chất hữu ích nhất của thép đến từ các bước xử lý và xử lý bổ sung. Các phương pháp này có thể được thực hiện trước khi xử lý để thay đổi các tính chất của thép và làm cho thép dễ chế biến hơn. Hãy nhớ rằng làm cứng vật liệu trước khi gia công sẽ kéo dài thời gian gia công và tăng hao mòn công cụ, nhưng thép có thể được xử lý sau khi gia công để tăng cường độ hoặc độ cứng của thành phẩm. Điều đó nói rằng, điều quan trọng là phải suy nghĩ trước bất kỳ phương pháp điều trị có kế hoạch nào mà bạn cần áp dụng để đạt được các thuộc tính cần thiết cho các bộ phận của bạn.
Điều trị nhiệt
Xử lý nhiệt đề cập đến một số quá trình khác nhau liên quan đến việc điều khiển nhiệt độ của thép để thay đổi tính chất vật liệu của nó. Một ví dụ là ủ, được sử dụng để giảm độ cứng và tăng độ dẻo, làm cho thép dễ chế biến hơn. Quá trình ủ từ từ làm nóng thép đến nhiệt độ cần thiết và duy trì nó trong một khoảng thời gian. Thời gian và nhiệt độ cần thiết phụ thuộc vào hợp kim cụ thể và giảm khi hàm lượng carbon tăng. Cuối cùng, kim loại nguội dần trong lò hoặc được bao quanh bởi các vật liệu cách điện.
Bình thường hóa xử lý nhiệt có thể loại bỏ căng thẳng bên trong trong thép trong khi vẫn duy trì cường độ và độ cứng cao hơn so với thép ủ. Trong quá trình chuẩn hóa, thép được làm nóng đến nhiệt độ cao và sau đó làm mát không khí để có được độ cứng cao hơn.
Thép cứng là một quá trình xử lý nhiệt khác, bạn đoán nó, nó cứng thép. Nó cũng sẽ tăng sức mạnh, nhưng nó cũng sẽ làm cho vật liệu dễ vỡ hơn. Quá trình làm cứng liên quan đến việc làm nóng từ từ thép, ngâm nó ở nhiệt độ cao, và sau đó ngâm thép trong nước, dầu hoặc dung dịch nước muối để làm mát nhanh.
Cuối cùng, quá trình xử lý nhiệt ủ được sử dụng để giảm độ giòn của thép làm nguội. Thép cường lực gần như giống hệt với bình thường hóa: nó được làm nóng từ từ đến nhiệt độ đã chọn, và sau đó thép được làm mát bằng không khí. Sự khác biệt là nhiệt độ ủ thấp hơn các quá trình khác, giúp giảm độ giòn và độ cứng của thép nóng.
Lượng mưa cứng
Lượng mưa cứng làm tăng cường độ năng suất của thép. Một số loại thép không gỉ có thể bao gồm giá trị pH trong tên, điều đó có nghĩa là chúng có các đặc tính cứng kết tủa. Sự khác biệt chính giữa thép cứng kết tủa là chúng chứa các yếu tố bổ sung: đồng, nhôm, phốt pho hoặc titan. Có nhiều hợp kim khác nhau ở đây. Để kích hoạt các đặc tính làm cứng lượng mưa, thép được hình thành thành hình dạng cuối cùng và sau đó chịu một sự xử lý cứng tuổi. Quá trình làm cứng lão hóa làm nóng vật liệu trong một thời gian dài để kết tủa các yếu tố được thêm vào và tạo thành các hạt rắn có kích thước khác nhau, do đó làm tăng sức mạnh của vật liệu.
17-4PH (còn được gọi là 630 thép) là một ví dụ phổ biến về các lớp cứng kết tủa cho thép không gỉ. Hợp kim chứa 17% crom và 4% niken, và 4% đồng, giúp tăng kết tủa. Do độ cứng tăng, sức mạnh và khả năng chống ăn mòn cao, 17-4ph được sử dụng cho các nền tảng sàn trực thăng, lưỡi tuabin và thùng chất thải hạt nhân.
Làm việc lạnh
Các tính chất của thép cũng có thể được thay đổi mà không cần áp dụng nhiều nhiệt. Ví dụ, thép làm việc lạnh được làm mạnh hơn thông qua một quá trình làm cứng công việc. Khi kim loại bị biến dạng về mặt nhựa, làm việc cứng lại xảy ra. Điều này có thể đạt được bằng cách đập, lăn hoặc vẽ kim loại. Trong quá trình xử lý, nếu công cụ hoặc phôi bị quá nóng, công việc làm cứng cũng sẽ xảy ra bất ngờ. Làm việc lạnh cũng có thể cải thiện khả năng làm việc của thép. Thép nhẹ rất thích hợp để làm việc lạnh.
Các biện pháp phòng ngừa cho thiết kế cấu trúc thép
Khi thiết kế các bộ phận thép, điều quan trọng là phải nhớ các đặc điểm độc đáo của vật liệu. Các đặc điểm làm cho nó rất phù hợp với ứng dụng của bạn có thể yêu cầu xem xét thêm thiết kế cho sản xuất (DFM).
Do độ cứng của vật liệu, thép chế biến mất nhiều thời gian hơn các vật liệu mềm khác (như nhôm hoặc đồng thau). Bạn cần sử dụng cài đặt máy chính xác để tối ưu hóa chất lượng gia công và giảm thiểu hao mòn công cụ. Trong thực tế, điều này có nghĩa là tốc độ trục chính chậm hơn và tốc độ thức ăn để bảo vệ các bộ phận và khuôn của bạn.
Ngay cả khi bạn không tự xử lý, bạn vẫn nên đánh giá loại thép phù hợp với dự án của bạn, không chỉ về độ cứng và sức mạnh, mà còn xem xét sự khác biệt về khả năng làm việc. Ví dụ, thời gian xử lý của thép không gỉ xấp xỉ gấp đôi so với thép carbon. Khi quyết định các lớp khác nhau, bạn cũng phải xem xét thuộc tính nào là ưu tiên cao nhất và hợp kim thép nào dễ dàng có sẵn. Các lớp thường được sử dụng, chẳng hạn như thép không gỉ 304 hoặc 316, có phạm vi kích thước cổ phiếu rộng hơn để lựa chọn và cần ít thời gian hơn để tìm và mua.
-------------------------------------------------KẾT THÚC-----------------------------------------------------
Chỉnh sửa bởi Rebecca Wang
