Фигурная резка нержавеющей стали: Лазерная резка нержавеющей стали в Москве – цены от Steelmaster

alexxlab | 21.07.1999 | 0 | Разное

Содержание

Лазерная резка нержавеющей стали в Москве – цены от Steelmaster

/ Лазерная резка нержавеющей стали

Технология лазерной резки нержавейки — это современный и высокоточный метод обработки металла, с помощью которого можно создавать узоры и формы любой сложности. Он обладает множеством преимуществ перед классическим механическим способом раскроя, что и обуславливает его широкую востребованность.

Лазерная резка нержавеющей стали — одно из основных и наиболее востребованных направлений деятельности сервисных металлообрабатывающих центров Steelmaster. Для обеспечения качества результата, в компании используют современное оборудование, которым управляют опытные и высококвалифицированные специалисты.

Особенности технологии резки нержавейки

При резке нержавеющей стали существуют некоторые незначительные особенности и ограничения, которые накладывает используемое для этого лазерное оборудование.

●      Требуется специальная настройка оборудования. Оператор устанавливает скорость движения с учетом толщины обрабатываемого металла.

●      Существуют ограничение на габариты листа для резки. Чаще всего максимальный размер — 6000 на 2000 мм.

Описание основных преимуществ технологии

●      Минимальная погрешность. Оборудование работает без участия человека. При этом погрешность позиционирования луча составляет всего несколько микрон. Благодаря этому есть возможность вырезать даже мелкие и сложные контуры.

●      Высочайшее качество реза. На кромке не остаётся каких-либо следов, требующих дополнительной обработки. Поверхность материала не покрывается пятнами и окалинами от перегрева.

●      Доступность. Оборудование не требует сложной подготовки, поэтому с его помощью можно обрабатывать даже мелкие партии или штучные заказы.

Как заказать лазерную резку нержавейки

Вы можете оформить заказ одним из нескольких способов. Менеджеры Steelmaster принимают и обрабатывают заявки по телефону и электронной почте. Также на сайте вы можете запросить обратный звонок или расчёт по конкретной услуге.

Выберите наиболее подходящий способ и свяжитесь с нами!

Заказать звонок Запросить расчет

Новости компании

Резка нержавеющей стали – УТК-сервис. Резка, гибка, вальцовка металла

Каждому материалу свойственны свои характеристики, поэтому и выбор способа резки зависит от конкретных качеств материала. В настоящее время благодаря современным технологиям резка нержавеющей стали производится достаточно быстро, и новым методам резки подвластны любые размеры и толщина материалов. УТК-Сервис оказывает услуги резки нержавеющей стали на установках лазерной и гидроабразивной резки. Мы постараемся разобраться в чем же их разница.

Данный метод резки основан на подаче струи воды через сопло шириной 1/10 мм. Благодаря высочайшей скорости струи, троекратно превышающей скорость звука, данный способ способен резать материал любой прочности, в том числе нержавейку.

Если материал достаточно мягкий, то в процессе гидроабразивной резки используют чистую воду. Для более твердых материалов к воде добавляют абразив (песок).

Интересный факт: в Европе сравнивали эффективность гидроабразивных и лазерных станков и резали множество пластин  толщиной 0,3 мм каждая. Было выявлено, что для пакета толщиной до 6 мм эффективнее лазер, а более 6 мм — гидроабразив.

В процессе гидроабразивной резки нержавейка не нагревается, соответственно вероятность деформации материала очень низкая. Качество резка материала очень высокое, при том, что потери материала наименьшие. Данный метод резки металла очень универсален и перспективен. Подробнее с ним можно ознакомиться в разделе “Гидроабразивная резка”.

Еще одна технология, которую мы используем в своей работе — это резка нержавеющей стали лазером. Это очень перспективный и современный способ обработки металлопроката из нержавейки. Лазерная установка генерирует лазерный луч, сфокусированный на место реза. В процессе данной технологии могут также применяться разные газы (азот, кислород), выдувающие металл из обрабатываемого участка.

Огромным преимуществом лазерной резки нержавеющей стали является высокая точность и производительность благодаря полной автоматизации процесса. Лазерная резка нержавеющей стали мягко воздействует на материал и не подвергает его деформации. Более того, с помощью лазерной резки можно осуществлять рез любой сложности.

Выбор способа резки зависит от многих факторов, но наши специалисты помогут Вам определиться и расскажут о преимуществах каждого метода для конкретно Вашего случая.

Лазерная резка нержавеющей стали | Цены на услуги по лазерной резке нержавейки

Сделать заказ

Сложность раскроя нержавейки лазером состоит в появлении шлака в зоне обработки. Причина кроется в ее составе, а именно в легирующих элементах, способных формировать тугоплавкие оксиды. Они блокируют лазерный луч. Другая проблема — слабая жидкотекучесть оксидов в ходе плавления, характерная для высокохромистых и хромоникелевых сталей. Сложность резки увеличивается с возрастанием толщины самого изделия.

Для более эффективного раскроя нержавеющей стали лазером рекомендуется подавать под высоким давлением очищенный азот в область воздействия. Хорошие результаты дает заглубление фокального пятна луча в разрезаемый материал. Тем самым диаметр входного отверстия увеличивается, способствуя лучшему контакту газа с зоной расплава.

Максимально эффективного лазерного раскроя нержавеющей стали добиваются путем правильного подбора скорости реза, мощности излучения, давления азота, диаметра фокального пятна. Работая в импульсном режиме, необходимо выставить корректную длительность и частоту импульсов при средней мощности излучения. Качество раскроя контролируют по шероховатости поверхности в зоне обработки. Незначительные дефекты легко устраняются методом шлифовки.

Плюсы резки лазером:

  • высокая скорость раскроя;
  • незначительная погрешность при резке — не больше 0,1 мм;
  • малое количество отходов;
  • возможность получать детали нестандартной и сложной формы;
  • минимальное термическое действие на металл;
  • возможность работы с твердыми типами стали, плохо поддающимися обработке механическими способами.

Компания «МНИТЕК» осуществляет лазерный раскрой нержавеющей стали с использованием современных технологичных комплексов «Навигатор КС-3В». В данном оборудовании задействован волоконный лазер, что повышает КПД на 20–30 % по сравнению с традиционными газовыми установками. Даже при работе с металлическими листами большой толщины комплексы обеспечивают быстрый ровный рез.

Лазерная резка нержавеющей стали — не единственное направление деятельности предприятия. В нашем распоряжении труборезы, сварочные аппараты, высокопроизводительные гибочные прессы, станки для нарезания резьбы и шлифовки. Мы сотрудничаем с крупными организациями из Москвы и регионов, занимающимися станкостроением, изготовлением деталей для микроэлектроники и пр., а также с индивидуальными предпринимателями, возводящими на заказ легкие металлоконструкции.

Видео с нашего производства

Лазерная резка Стали нержавеющей в Москве в «Веста Сталь»

Компания «Веста Сталь» выполняет лазерную резку нержавеющей стали толщиной до 10 мм. Эта технология металлообработки подразумевает использование луча лазера в качестве резца: лазер, двигаясь по заданной программой траектории, плавит металл в области реза. Возможно изготовление деталей сложного раскроя с высокой точностью исполнения и в высочайшем качестве. Программа рассчитывает положение элементов на листе, что снижает процент отходов. Для нержавейки применение лазера является предпочтительным.

Резка металлопроката лазером применяется:

  • для обработки всех типов нержавейки;
  • для листового материала толщиной от 1 до 10 мм;
  • там, где нужна идеальная точность деталей;
  • для изготовления элементов сложной конфигурации.

Преимущества метода

Лазерная резка нержавеющей стали признаётся наиболее прогрессивной технологией металлообработки. Она не требует доработки, что ускоряет процесс изготовления конечной продукции. Возможно изготовление любых партий изделий – от единичных до серийных, тиражность не влияет на качество. Компания «Веста Сталь» устанавливает доступную цену лазерной резки нержавеющей стали в Москве.

К преимуществам этого метода металлообработки можно отнести:

  1. идеальные кромки без заусенцев и облоя – необходимость в доработке отсутствует;
  2. четкие прорези и отверстия;
  3. правильную геометрию получаемых деталей;
  4. минимальную термическую деформацию прилегающих областей;
  5. высокую скорость реза.

Параметры заготовки (листа) для резки

Требования к электронным чертежам

Стоимость лазерной резки нержавеющей стали

Заказать лазерную резку нержавеющей стали в Москве в компании «Веста » можно для изделий любой сложности. Современные станки с ЧПУ дают высокую точность реза в полном соответствии с электронным чертежом. Все процессы автоматизированы, влияние человеческого фактора исключено, что обеспечивает стабильное качество готовых изделий. Работаем с собственным либо давальческим сырьем. Стоимость рассчитаем после получения чертежей в электронном виде.

Цена работы зависит от:

  • толщины листа;
  • протяжённости контура;
  • формы элемента;
  • тиража и объема заказа.

Бесплатная консультация

Заполните форму обратной связи, с вами свяжется представитель компании в течение 10 минут и ответит на вопросы

Лазерная резка нержавейки в СПб: особенности резки

Среди методик обработки металла, лазерная резка нержавейки занимает особое место. Это передовая технология, позволяющая сохранять великолепные эксплуатационные свойства обрабатываемого материала. Срок службы также не меняется, т.к. физические и механические характеристики сплава остаются на прежнем уровне. Применяются программируемые промышленные аппараты, компьютерное оборудование, позволяющее точно рассчитать глубину воздействия луча и прочие параметры.


Компания «Региональный дом металла» предлагает профессиональные недорогие услуги. Если вас интересуют готовые изделия, изготовленные при помощи резки, свяжитесь с нашими специалистами. Вам сообщат актуальные цены на этот вид работ, в зависимости от марки стали, толщины детали и других характеристик.

Резка нержавейки


Лазерная резка, сварка нержавейки – методики, во многом превосходящие другие способы. В частности, сравнивая лазер и гильотинный метод, преимущества луча в точности и аккуратности очевидны. Сваривание металла лазером имеет те же плюсы – точность шва, отсутствие нагара, брызг, дефектов, что позволяет нам увеличить продажи в СПб и регионах. 

Существует несколько методик, применяемых в промышленности и других сферах. В частности, это гидроабразивная и плазменная резка нержавеющей стали. Первый вариант используется для листового металла, второй более универсален и имеет ряд положительных особенностей:

  • Возможность создания любой геометрии реза;
  • Безопасность процедуры. Баллоны с газом не используются;
  • Нет деформации заготовки;
  • Доступная стоимость.

Лазерная резка нержавеющей стали (особенности)


Лазерное оборудование имеет массу преимуществ. В частности, резка нержавейки лазером может быть не только обыкновенной, но и фигурной, художественной. Метод позволяет получить ровную кромку без деформаций, характерных для других методик. Рез получается равномерным и не требует дополнительной обработки. Погрешность в работе минимальна и не превышает 0,08 мм. Регулируя мощность аппарата, можно разрезать детали большой толщины.

Раскрой металла осуществляется в защитной среде из азота.

Если вы хотите купить нержавейку в нарезку, но с методом пока не определились, проконсультируйтесь с представителями «РДМ». Вам подробно расскажут, какая технология вам подойдет, уточнят сроки и ответят на все вопросы технического характера. Наша компания выполняет любые работы, связанные с раскроем и сваркой цветного и черного металла, включая изделия и листы из нерж. марок стали.

Лазерная резка нержавеющей стали в Москве, цены: заказать лазерную резку

Лазерная резка нержавеющей стали в Москве, цены: заказать лазерную резку

Заказать лазерную резку нержавеющей высокопрочной стали можно по привлекательной стоимости. Заказы принимаются по контактным телефонам, через электронную форму обратной связи. Специалисты компании оперативно свяжутся с вами, предоставят подробную информацию о технологии лазерной резки.

Особенности, преимущества резки

Лазер позволяет разрезать нержавеющую сталь толщиной до 12 миллиметров. Оптоволоконный лазер отличается высокой мощностью. Он позволяет разогреть металлическую поверхность до температуры плавления. При этом лазер не разрушает металл, не деформирует его.

Лазерная резка нержавеющей стали имеет следующие преимущества:

  • Позволяет получить идеально ровную кромку детали.
  • Не оказывает механическое воздействие на металлическую поверхность.
  • Позволяет вырезать деталь с максимально высокой точностью.
  • Процесс обработки стали автоматизированный, что исключает человеческий фактор.
  • Лазерная резка нержавеющей стали, цена на которую является одним из главных преимуществ технологии, – самый экономичный способ металлообработки.

Заказ лазерной резки в компании «Стальной Дом»

Мы гарантируем своим клиентам высокое качество и оперативность выполнения работ вне зависимости от их сложности и объема. Наши специалисты прошли соответствующую квалификацию, имеют большой опыт работы, что позволяет нам браться за выполнение сложных задач.

Лазерная резка нержавеющей стали (8 мм) осуществляется с соблюдением всех тонкостей технологического процесса. Мы используем нержавеющую сталь от проверенных поставщиков.

Полученные из «нержавейки» детали используются в машиностроении, станкостроении, судостроении, в энергетической отрасли.

Дополнительную информацию узнавайте по контактным телефонам. Также вы можете отправить сообщение на адрес электронной почты. Мы предоставляем бесплатную профессиональную консультацию.

Доставка металлопроката осуществляется в любой регион России.

Товар добавлен в корзину

Не нашли что искали или не устроила цена – оставьте контакт и мы свяжемся с вами в течении 60 секунд

Резка нержавеющей стали дисковым и CO2-лазером

TWI Ltd, Гранта Парк Грейт Абингтон, Кембридж, CB21 6AL, Великобритания

Доклад, представленный на материалах LAMP2009 — 5-го Международного конгресса по передовой лазерной обработке материалов

В настоящее время существует большой интерес к возможностям лазерных источников с длиной волны 1 мкм, таких как дисковые и волоконные лазеры, для резки металла. Из-за множества переменных, присущих процессу лазерной резки, очень сложно напрямую сравнивать результаты, полученные с использованием волоконного лазерного луча, с результатами, полученными с использованием лазера CO 2 в качестве источника резки.В этой статье будет описана серия экспериментов, направленных на сравнение результатов резки пластин из нержавеющей стали толщиной от 0,6 до 6 мм с использованием дискового Yb:YAG-лазера и высокоскоростного лазера CO 2 с осевым потоком, оба работают на мощности 5 кВт. мощности и с помощью вспомогательного газа азота. С помощью обоих лазеров были установлены скорости резки для каждой толщины материала, обеспечивающие наилучшее качество резки с точки зрения шероховатости поверхности. Кроме того, второй набор результатов был получен с использованием системы лазерной резки CO 2 на скоростях, обеспечивающих «наилучшие» резы с использованием дискового лазера.Затем эти результаты сравнивали с точки зрения прямоугольности среза и шероховатости краев, а также путем фотографирования краев среза. Фотография была сделана в одно и то же время и при одинаковых условиях освещения, чтобы облегчить визуальное сравнение. Анализ результатов показал, что дисковый лазер способен резать тонкие материалы (толщиной 0,6 и 1,2 мм) на более высоких скоростях и с меньшей шероховатостью краев, чем лазер CO 2 эквивалентной мощности. Однако в исследованном диапазоне параметров для материала толщиной 3 и 6 мм лазер CO 2 обеспечивает лучшее качество резки, особенно с точки зрения шероховатости поверхности.

1. Введение

Резка является важным применением лазеров для обработки материалов, в котором преобладает использование газовых лазеров CO 2 для резки сталей. Ожидалось, что мировые продажи лазеров CO 2 превысят 1000 миллионов долларов в 2008 году (Kincade and Anderson, 2008), при этом большую часть этого рынка составляют лазеры, используемые для резки плоских пластин. На этом рынке наибольшее применение приходится на резку низколегированных сталей. Хотя лазеры CO 2 хорошо подходят для выполнения высокоскоростных и высококачественных разрезов на плоских пластинах, системы управления лучом движущегося зеркала, используемые с лазерами CO 2 , становятся более сложными для резки трехмерных форм.CO 2 лазерный свет имеет длину волны 10,6 мкм, что слишком велико для передачи через стеклянную оптику или оптическое волокно, поэтому для управления лучом и его фокусировки используются позолоченные зеркала и линзы из хлорида калия или селенида цинка. Преимущество лазеров, выходная длина волны которых находится в районе 1 мкм, заключается в том, что их лучи могут легко и эффективно передаваться по оптическим волокнам. Одним из преимуществ этого является то, что он устраняет необходимость в системах управления подвижным зеркалом, необходимых для систем лазерной резки CO 2 .Две недавние разработки в области волоконных лазеров, дисковый лазер и Yb:волоконный лазер, позволили преодолеть проблемы качества луча и эффективности, присущие более ранним твердотельным Nd:YAG лазерам. В дисковых лазерах в качестве среды генерации используется твердый дискообразный кристалл иттрий-алюминиевого граната, легированного иттербием, который возбуждается с помощью диодных лазеров. Это создает лазерный свет с длиной волны 1,03 мкм, который может передаваться по оптическому волокну. Дисковые лазеры имеют очень хорошее качество луча и более высокий электрический КПД (10-20%), чем лазеры Nd:YAG.Волоконный Yb-лазер представляет собой твердотельный лазер, в котором генерирующей средой является оптическое волокно, легированное небольшим количеством иттербия. Комбинируя серию маломощных одномодовых лазеров, эта технология позволяет масштабировать мощность лазера от нескольких сотен ватт до 30 кВт (используется в настоящее время) и потенциально до 50 кВт и выше. Полученная длина волны составляет 1,07 мм, что опять же может передаваться по оптоволокну. Электрический КПД составляет 20-30%, а качество луча очень хорошее. При мощности лазера, используемой для лазерной резки, эти дисковые и волоконные лазеры имеют такое хорошее качество луча, что их можно сфокусировать для получения пятен столь же малых размеров, как и при использовании CO 2 лазеров.

Результаты ранней работы, проведенной с волоконными лазерами для изучения их потенциала для резки, показали значительные различия в качестве получаемой резки по сравнению с качеством, доступным при использовании лазеров CO 2 . Например, внешний вид поверхности обрезанных кромок, изготовленных из нержавеющей стали с использованием инертного вспомогательного газа с помощью волоконного лазера, не был таким регулярным, как на образцах, изготовленных с помощью лазера CO 2 (Hilton and Chong, 2006; Sparkes et al 2006). Однако были некоторые свидетельства того, что при толщине менее 1 мм можно получить более высокую скорость с помощью волоконного лазера.С тех пор другие исследователи (Himmer et al 2007; Wandera et al 2007), используя волоконные лазеры, обнаружили практически то же самое как для резки с помощью кислорода, так и для резки с помощью инертного газа. С тех пор в других работах (Petring et al 2008) пытались сравнить условия обработки лазерной резки по яркости луча.

Описанная здесь работа была сосредоточена на сравнении режущих возможностей дискового лазера с высоким качеством луча и современной коммерчески доступной высококачественной системы лазерной резки CO 2 для резки нержавеющей стали (марка AISI 304) от 0 .Толщина от 6 до 6,0 мм, с использованием инертного газа под высоким давлением. Лазерная резка нержавеющей стали используется во многих отраслях промышленности, таких как производство оборудования для пищевой промышленности, медицинских изделий, криогенного оборудования, бытовой техники, архитектурных сооружений и произведений искусства. Диапазон толщин был выбран, чтобы обеспечить наилучшие сравнительные данные, учитывая, что уже были некоторые доказательства различных характеристик на тонких и толстых материалах при использовании лазерного источника с длиной волны 1 мкм. Резка вспомогательным инертным газом была выбрана в отличие от резки кислородным газом, чтобы не использовать дополнительную экзотермическую энергию, доступную от кислорода, и ее влияние на качество резки.

2. Экспериментальная программа

Испытания проводились с использованием двух лазерных систем. СО2-лазер представлял собой Trumpf TruFlow 5000 мощностью 5 кВт. Дисковый лазер представлял собой Trumpf TruDisc 5001. Во время испытаний использовалась фиксированная мощность лазера 5 кВт и вспомогательный газ азот. В случае дискового лазера, который использовался в лабораторных условиях, срезы вырезались из полосок материала шириной 50 мм. Испытания проводились на каждой из четырех толщин материала с использованием режущей головки Precitec YK52.Были сделаны разрезы, изменяющие положение фокуса лазера и вспомогательное давление газа, для дальнейшего уточнения параметров и проверки допусков процесса. Для каждого условия скорость перемещения менялась ступенчато выше и ниже скорости, которая оказалась оптимальной для конкретной толщины разрезаемого материала, основываясь на визуальном осмотре краев разреза во время экспериментов. Диаметр режущего сопла и зазор оставались постоянными для каждой толщины материала. Параметры резки, дающие «наилучшие» результаты для каждой толщины материала, показаны в таблице 1.Лазер CO 2 , использовавшийся для этой работы, был частью современной, имеющейся в продаже интегрированной системы двумерной плоской резки. Этот производственный станок имел наборы параметров резки, предварительно запрограммированные для нескольких комбинаций материала и толщины, поэтому они использовались для резки нержавеющей стали любой толщины.

Таблица 1 Параметры резки, полученные с помощью дискового лазера для получения «наилучших» резов

Толщина материала, мм 0.6 1,2 3 6
Скорость резания, м/мин 24 6 3,6 3
Диаметр сопла, мм 1,5 1,5 1,5 2
Положение фокуса, мм -0,3 0 -1,5 -4
Давление вспомогательного газа N2, бар 13 13 17 18
Вылет сопла, мм 0.7 0,7 0,7 1
Фокусное расстояние объектива, мм 150 150 150 150

Параметры CO 2 лазера для каждой толщины материала показаны в таблице 2. Кроме того, были проведены испытания для каждого материала на скорости, ранее определенной как оптимальная для испытаний дискового лазера.

Таблица 2 Параметры резки, предварительно запрограммированные на станке для лазерной резки CO2

Толщина материала, мм 0.6 1,2 3 6
Скорость резания, м/мин 10,6 8 4,2 2,7
Диаметр сопла, мм 1,7 1,4 1,4 2,3
Положение фокуса, мм +4,7 +4,7 +2,2 -2,3
Давление вспомогательного газа N2, бар 12 12 17 16
Диаметр луча на линзе, мм 24 24 20 16
Вылет сопла, мм 0.7 0,7 0,7 0,7
Фокусное расстояние объектива, мм 250 250 250 250

На основании имеющихся технических данных двух лазерных лучей удалось оценить минимальный размер пятна и длину Рэлея (здесь обозначенную как R). Для дискового лазера расчетный минимальный размер пятна составлял 0,1 мм в диаметре с соответствующим R 6 мм. Для лазера CO 2 расчетный минимальный размер пятна был равен 0.2 мм с соответствующим R 3 мм.

Каждый набор образцов был оценен с точки зрения качества кромки путем измерения Rz и прямоугольности в соответствии с европейским стандартом EN ISO 9013 (2002). Обратите внимание, что теперь для этого требуется только одно измерение на полпути вниз от края реза. Кроме того, производилась визуальная оценка качества реза. Это было сделано путем фотографирования всех интересующих кромок разреза. В некоторых случаях, используя визуальный метод, «лучшим» резом не обязательно был разрез с наименьшей зарегистрированной шероховатостью.«Лучший» разрез в этом визуальном анализе был определен как тот, в котором наилучшее сочетание качества и скорости. Следует отметить, что в мире коммерческой лазерной резки почти никогда не делается никаких ссылок на этот европейский (или другой) стандарт, и в большинстве случаев качество резки оценивается визуально. Во многих опубликованных работах по лазерной резке читателю трудно интерпретировать сравнения качества краев на изображениях, поскольку фотография (особенно освещение) образцов никогда не бывает одинаковой и может привести к очень различному кажущемуся качеству резки.По этой причине в представленной здесь работе все изготовленные образцы были сфотографированы в одно и то же время при одинаковых условиях освещения, чтобы можно было с определенной долей уверенности провести визуальное сравнение качества краев.

3. Результаты

На рис. 1 показано сравнение между измеренным значением Rz и скоростью резания для материала различной толщины при условиях резания, дающих наилучшие визуальные результаты, как указано выше. Рисунок 1 показывает, что в этом анализе Rz остается относительно постоянным при изменении толщины материала при резке CO 2 лазером, тогда как при использовании дискового лазера наблюдается большая разница в Rz с толщиной, особенно на более толстых участках.Во всех случаях, кроме материала толщиной 0,6 мм, «наилучшие» результаты с лазером CO 2 были зафиксированы при скоростях резки, немного меньших, чем скорости, автоматически выбираемые блоком управления станком. Результаты, обведенные кружком на рисунке 1, указывают на то, что для этих образцов значения как шероховатости, так и прямоугольности находились в пределах «диапазона 1» (наилучшего) стандарта ISO. Следует также отметить, что для двух самых тонких материалов скорость резки дисковым лазером, вероятно, могла бы быть выше, но она была ограничена скоростями, доступными на используемом режущем столе.

Эти результаты шероховатости были измерены (в соответствии со стандартом) только в одном месте, на полпути вниз по разрезу. Полезно сравнить графический анализ качества реза с визуальным. На рисунках 2-5 показано качество кромки «лучшего» дискового лазера для каждой толщины материала и сравнение с «лучшим» качеством кромки, полученным с помощью лазера CO 2 . Кроме того, производительность лазера CO 2 с той же скоростью, что и у дискового лазера, также представлена.На этих изображениях разрезы лазером CO2 выглядят лучше, чем разрезы дисковым лазером, безусловно, для всех толщин более 1,2 мм.

a) Лучшая лазерная резка дисков со скоростью 24 м/мин. Rz = 5 мкм;

b) Best CO 2 лазерная резка со скоростью 11 м/мин. R z = 9 мкм;

c) CO 2 лазерная резка со скоростью 24 м/мин. R z = 49 мкм.

a) Лучшая лазерная резка диска со скоростью 6 м/мин. R z = 10 мкм;  

b) Best CO 2 лазерная резка на 4.5м/мин. R z = 9 мкм;  

c) CO 2 лазерная резка со скоростью 6 м/мин. R z = 11 мкм.  

a) Наилучшая дисковая лазерная резка со скоростью 3,6 м/мин. R z = 18 мкм;  

b) Best CO 2 лазерная резка со скоростью 2,8 м/мин. R z = 11 мкм;  

c) CO 2 лазерная резка со скоростью 3,6 м/мин. R z = 11 мкм.  

a) Наилучшая дисковая лазерная резка со скоростью 3,0 м/мин. Rz = 35 мкм;  

b) Best CO 2 лазерная резка 1.8м/мин. R z = 10 мкм;  

c) CO 2 лазерная резка со скоростью 3,0 м/мин. R z = 14 мкм.

Результаты для разных положений фокуса, полученные с помощью дискового лазера, показывают, что процесс резки был очень устойчивым к изменениям положения фокуса.

4. Обсуждение

Himmer et al (2007) и Wandera et al (2007), используя как волоконный, так и дисковый лазеры, также получили результаты, которые согласуются с полученными здесь выводами, но в этих двух статьях сравнение с CO 2 лазерной резкой страдает от проблема освещения, упомянутая ранее, и мощность лазера различаются между используемыми лазерными источниками.Однако Химмер и др. (2007) также обнаружили, что нержавеющую сталь толщиной до 20 мм можно резать с помощью волоконного лазера мощностью 4 кВт с качеством луча 2,5 мм·мрад. Помимо качества лазера и луча, основными различиями между этой работой и работой, описанной здесь, были давление вспомогательного газа и диаметр сопла, до 22 бар и 3 мм. Эти результаты частично противоречат результатам, опубликованным Sparkes et al (2006), которые обнаружили, что более высокое давление газа, но меньшие диаметры сопла положительно влияют на качество резки (при использовании 2.Волоконный лазер мощностью 2кВт с качеством луча 2мм.мрад). Сообщалось о теориях, основанных на моделировании материала и газа в разрезе (Спаркс и др., 2006, и Олсен, 2007), которые в некоторой степени объясняют поведение материалов при резке лазерами ближнего инфракрасного диапазона, но не объясняют полностью. разница в качестве резки, наблюдаемая между дисковым или волоконным лазером и CO 2 лазером. Seefeld и O’Neill (2008) предполагают, что это может быть связано с более высоким поглощением более коротковолнового света материалами, поскольку в более толстых участках коротковолновый свет в значительной степени поглощается близко к поверхности материала, тогда как отражения могут распространять более длинноволновый свет глубже. в материал.

Интерпретация результатов лазерной резки с точки зрения измеренной шероховатости поверхности и фотографического качества изображения представляет определенные трудности. Следует помнить, что стандарт Евростандарта в этой области требует только однократного измерения шероховатости в центре разреза. Фотоизображения одного и того же разреза могут сильно различаться, если освещать их под разными углами. В этой работе последняя проблема была уменьшена путем одновременного фотографирования всех образцов при одинаковом освещении.Однако рисунок 3 иллюстрирует проблему. При взгляде на эти края среза видно, что оба среза лазера СО 2 кажутся глазу менее шероховатыми, чем срез дискового лазера, но по измерениям шероховатость на всех этих образцах составляет 10 +/- 1 мкм. .

Несмотря на эту трудность в интерпретации качества резки, работа показала, что дисковый лазер способен резать тонкие материалы на значительно более высоких скоростях, чем лазер CO 2 , и с лучшей (или, по крайней мере, такой же хорошей) шероховатостью поверхности.Точка перехода возникает, исходя из этих результатов, при толщине около 3 мм. При толщине 6 мм лазер CO 2 обеспечивает лучшее качество резки с точки зрения как шероховатости кромки, так и прямоугольности. Несмотря на некоторые различия в прямоугольности более толстых участков, разрезы, выполненные как дисковым лазером, так и лазером CO 2 , обычно давали острые углы с очень небольшим закруглением. Было высказано предположение, что из-за более высокого поглощения 1 мкм лазерного излучения металлами этот эффект может вызвать закругление верхней части края лазерного реза.Однако в этих результатах было мало свидетельств этого явления, за исключением краев 6 мм.

Одной из тем, вызывающих большой интерес в лазерной резке, но которая так и не была полностью объяснена, являются узоры полос на поверхности разреза и методы их формирования. На Рисунке 5 для материала толщиной 6 мм и лазера CO 2 бороздки довольно вертикальные, с небольшим закруглением в основании разреза, что обеспечивает максимальную скорость резки. Кроме того, хотя и есть некоторые свидетельства явления расслоения, оно не особенно очевидно.Эти точки считаются соответствующими хорошему качеству резки. Однако край, показанный для дискового лазера на этом рисунке, представляет собой другую картину. Есть больше свидетельств того, что бороздки становятся менее вертикальными и более округлыми в основании разреза, но основное отличие заключается в формировании трех совершенно разных слоев, которые очевидны на показанном краю (и действительно во многих лазерных разрезах диска на толщиной 3 и 6 мм). В показанном случае в верхней части разреза есть участок глубиной около 1 мм, на котором при показанном увеличении полос вообще не видно.Ниже находится участок глубиной около 2 мм, где резко становятся видны бороздки. Под ним находится третий слой, на этот раз толщиной около 3 мм, снова хорошо очерченный, но с другим рисунком штриховки. Что интересно, так это то, что верхняя часть этого третьего слоя кажется более гладкой, чем второй слой. Эта структура может быть связана с факторами, связанными с длиной волны лазера или подачей луча/газа. Ясно, что здесь происходит какой-то очень интересный процесс, который требует дополнительной работы для полного понимания.

При обсуждении результатов следует помнить, что положение фокуса луча на поверхности образца менялось в зависимости от толщины материала. Для дискового лазера с его системой подачи волоконного луча минимальное сфокусированное пятно будет изображением конца волокна и, следовательно, будет иметь цилиндрическое распределение в его энергетическом профиле, в отличие от профиля более гауссовского типа, обнаруженного для сфокусированного CO. 2 лазерный луч. Однако известно, что профиль луча дискового лазера смещается к чему-то гораздо более гауссовому по форме всего в нескольких миллиметрах от положения наименьшей талии.Интересно отметить, что при использовании дискового лазера оптимальное положение фокуса в этой работе было очень близко к 0, т. е. на поверхности материала, для двух самых тонких материалов, тогда как при использовании лазерного луча CO 2 (машина) выбранное положение фокуса было примерно на 5 мм выше поверхности материала. По мере увеличения толщины материала для обеих систем оптимальное положение фокуса перемещалось вниз, а при толщине 6 мм оптимальное положение было ниже поверхности материала для обоих лазеров. В качестве общего замечания следует отметить, что длины Рэлея используемых балок были порядка 6 мм, т.е. близки к максимальной толщине используемого материала.Также стоит помнить, что лазер СО 2 работал с минимальным размером пятна как минимум в два раза больше, чем у дискового лазера.

CO 2 Лазерная резка нержавеющей стали характеризуется яркой поверхностью и параллельными и правильными бороздками. Лазерные разрезы, сделанные с помощью дискового лазера, имеют более неровную поверхность (но не обязательно менее шероховатую при измерении описанным здесь способом), что придает им более матовый вид. Хотя эти обрезанные кромки могут соответствовать назначению, в настоящее время есть ожидания в отношении качества кромки, обрезанной лазером из нержавеющей стали, основанной не только на прямоугольности и шероховатости, но и на внешнем виде, который вытекает из опыта существующего CO . 2 качество лазерной резки.

5. Выводы и рекомендации

CO 2 Лазерная резка – общепринятый промышленный процесс. Следует помнить, что в процессе резания существует множество технологических переменных, только некоторые из которых использовались в этом сравнении. Тем не менее, в этой работе была предпринята попытка провести значимое сравнение двух источников, предоставив как измерения шероховатости поверхности, которые можно сравнивать напрямую, так и визуальное сравнение поверхностей среза в «лучших» условиях, а также при одинаковых скоростях для двух источников. .Визуальное сравнение улучшается тем, что все образцы были сфотографированы в одно и то же время при одинаковом освещении. Можно было бы ожидать, что результаты, подобные приведенным здесь для дискового лазера, будут получены, если бы использовался волоконный лазер аналогичного качества луча.

Были проведены испытания лазерной резки нержавеющей стали четырех толщин с использованием диска и лазера CO 2 при одинаковой мощности лазера. Из этой работы можно сделать следующие выводы:

  • Анализ разрезов показал, что дисковый лазер способен резать тонкие материалы (0.6 и толщиной 1,2 мм) на более высоких скоростях и с меньшей шероховатостью краев, чем эквивалентная мощность лазера CO 2 .
  • Для тонких материалов измерения шероховатости для дискового лазера были почти постоянными во всем исследованном диапазоне скоростей.
  • Лазер CO 2 обеспечивает лучшее качество резки более толстого материала (толщиной 3 и 6 мм).
  • Резы были успешно выполнены для материалов любой толщины на обоих исследованных лазерах, которые соответствуют диапазонам качества 1 (наивысшее качество) и 2 в соответствии с EN ISO 9013.
  • В материале толщиной 0,6 и 1,2 мм, где дисковый лазер лучше лазера CO 2 , было доказано, что скорость резки дисковым лазером может быть даже выше, чем указано здесь, при той же шероховатости.

Потенциальные преимущества, предлагаемые волоконными и дисковыми лазерами по сравнению с лазерами CO 2 , с точки зрения размера, надежности, эксплуатационных расходов и отсутствия расходных материалов, означают, что эти лазерные источники следует серьезно рассматривать как альтернативу хорошо разработанному лазеру CO . 2 лазерных источников, которые уже более 40 лет используются для лазерной резки.Многие поставщики станков для лазерной резки CO 2 изучают эти новые технологии. Представленные здесь результаты по резке тонких срезов уже применяются в промышленности. Однако следует проявлять большую осторожность при рассмотрении возможностей дисковых и волоконных лазеров для резки более толстых срезов, и очевидно, что в этой области требуется дополнительная работа, чтобы полностью понять возможности новой технологии. Следует помнить, что эти технологии появились совсем недавно и впервые были применены для лазерной резки только в 2005 г., тогда как лазерная резка CO 2 постоянно совершенствовалась с момента ее изобретения в TWI в 1967 г. (Sullivan and Houldcroft, 1967). ).

6. Благодарности

Эта работа финансировалась промышленными членами TWI в рамках основной исследовательской программы. Авторы выражают благодарность компании Trumpf GmbH и Центру промышленной фотоники Кембриджского университета за использование лазеров в данной работе.

7. Ссылки

  1. BS EN ISO 9013, 2002: «Термическая резка. Классификация термической резки. Геометрические характеристики изделия и допуски по качеству».
  2. Hilton P и Chong P, 2006: «Передовое решение с использованием волоконных лазеров», бюллетень TWI, ноябрь/декабрь.
  3. или
  4. Химмер Т., Пиндер Т., Моргенталь Л. и Бейер Э., 2007 г.: «Лазеры высокой яркости для резки». В ICALEO, Применение лазеров и электрооптики. Протокол 26-го Международного конгресса, Орландо, Флорида, 29 октября — 1 ноября 2007 г. Опубл. Лазерный институт Америки.
  5. Кинкейд К. и Андерсон С.Г., 2008: «Обзор и прогноз, часть 1: недиодные лазеры». Отчет по оптоэлектронике, Том 15, №1.
  6. Олсен Ф., 2007 г.: «Превосходят ли новые лазерные источники лазер CO 2 при резке металлов?» В NOLAMP 11, «Лазерная обработка материалов».проц. 11-й Северной конференции, Лаппеенранта, Финляндия, 20-22 августа. Опубл. Лаппеэнрантский технологический университет.
  7. Петринг Д., Шнайдер Ф., Вольф Н. и Назери В., 2008 г.: «Значение яркости для лазерной резки и сварки высокой мощности». проц. ИКАЛЕО (Документ 206) стр. 95.
  8. Seefeld T и O’Neill B, 2008: «Резка и сварка с помощью новых лазеров высокой яркости». Пользователь лазера, выпуск 50.
  9. Sparkes M, Gross M, Celotto S, Zhang T и O’Neill W, 2006: «Инертная резка нержавеющей стали среднего сечения с использованием 2.Волоконный лазер высокой яркости мощностью 2 кВт». В ICALEO 2006 г. «Применение лазеров и электрооптики». Протокол 25-го Международного конгресса, Скоттсдейл, Аризона, 30 октября — 2 ноября. Опубл. Лазерный институт Америки.
  10. Sullivan ABJ и Houldcroft PT, 1967: «Газоструйная лазерная резка», British Welding Journal, август.
  11. Wandera C, Salminen A, Olsen F O и Kujanpää V, 2007: «Резка нержавеющей стали волоконным и дисковым лазером». В NOLAMP 11, Лазерная обработка материалов. Протокол 11-й Северной конференции, Лаппеенранта, Финляндия, 20-22 августа.Опубл. Лаппеэнрантский технологический университет.

Токарная обработка нержавеющей стали безболезненно | Cutting Tool Engineering

Точить больше нержавеющей стали, но меньше получать от этого удовольствие? Затем попробуйте использовать параметры обработки и сплавы пластин, описанные ниже. Вы, вероятно, будете довольны результатами.

Нержавеющая сталь марки

составляет около 24% обрабатываемого сегодня металла. Этот процент растет и будет продолжать расти, чему способствует рост химической, нефтяной, пищевой и энергетической промышленности, все из которых нуждаются в нержавеющей стали из-за ее способности противостоять агрессивным агрессивным средам.

Тем не менее, нержавеющие стали сами по себе создают проблемы для машинистов. Их характеристики обрабатываемости приводят к большему количеству проблем с трением, нагревом и стружкодроблением, чем характеристики большинства традиционных сталей и чугунов. К счастью, существуют пластины, разработанные специально для нержавеющей стали, которые облегчают токарную обработку нержавеющей стали. Эти новые пластины обеспечивают более высокий положительный передний угол, улучшенное покрытие и лучшее соответствие для тяжелых черновых, получистовых и чистовых операций.При наличии подходящего инструмента слесарь может эффективно применять проверенные принципы и методы токарной обработки для облегчения токарной обработки нержавеющей стали и выполнения самых сложных резов.

Нержавеющая сталь Характеристики

Существует три основных типа нержавеющей стали: ферритная, мартенситная и аустенитная, каждый из которых имеет свои особенности обработки. И для каждого типа необходимо учитывать три основных вопроса: силы резания и свойства материала при наклепе и стружкообразовании (таблица 1).

Ферритные нержавеющие стали , содержащие от 10,5% до 27% хрома и 0,013% углерода, не закаливаемые, но на 50% прочнее традиционных сталей. Поскольку ферритные сплавы обрабатываются так же, как и традиционные стали, будет достаточно пластины со стружколомом, предназначенной для обычной токарной обработки стали.

Мартенситные нержавеющие стали , которые содержат от 11,5% до 18% хрома и более 0,013% углерода, подвергаются термообработке для повышения прочности и ударной вязкости. Они тоже обрабатываются подобно стали, но с гораздо более высокими усилиями резания.Твердость мартенситных сталей варьируется, что приводит к значительным различиям в силе резания. Поэтому требуется пластина с очень прочной режущей кромкой.

Аустенитные нержавеющие стали наиболее трудно поддаются механической обработке. Они содержат 16% хрома с различным процентным содержанием никеля, молибдена и магния для создания аустенитной структуры. Аустенитные нержавеющие стали используются, когда первостепенное значение имеют коррозионная стойкость и ударная вязкость.

 

Нержавеющая сталь
Тип

Механическое упрочнение

Резка
Силы

Стружколом
Сложность

1 = Серьезная аренда, 5 = Самая серьезная

Ферритный

1

1

1

Мартенситный

1

5

1

Аустенитный

5

4

3

Таблица 1 Характеристики обработки ферритных, мартенситных и аустенитных сталей.

Аустенитная нержавеющая сталь

имеет гораздо более низкую теплопроводность и более высокую пластичность, чем другие нержавеющие стали и обычные стали. Следовательно, для формирования чипа требуется больше энергии, что приводит к большему выделению тепла. А поскольку материал плохо рассеивает тепло, заготовка, особенно область резки, нагревается сильнее. Возникающие в результате более высокие температуры резания увеличивают склонность к износу инструмента и пластической деформации, особенно при наличии прерываний.

Чтобы бороться с этими высокими температурами, в большинстве операций токарной обработки аустенитной нержавеющей стали требуется охлаждающая жидкость для охлаждения рабочей зоны и облегчения стекания стружки по кромке инструмента, предотвращая приваривание стружки, которое может вызвать нарост на кромке (BUE).Водорастворимая охлаждающая жидкость является наиболее часто используемой охлаждающей жидкостью для этих применений, хотя мастерские обычно используют любую охлаждающую жидкость, которую они выбрали для остальных операций обработки. Сухое точение этого металла рекомендуется в некоторых случаях, когда имеются перерывы во избежание термического растрескивания вставок.

Эти стали также имеют тенденцию образовывать сегментированную стружку, а не гладко стекающую, что приводит к большим колебаниям сил резания.

Никель и молибден, добавляемые в аустенитные нержавеющие стали для улучшения коррозионной стойкости и прочности на растяжение, часто ухудшают обрабатываемость, поскольку они пластически деформируются.Эта пластическая деформация подвергает пластины сильному трению, высоким силам резания и высоким температурам, что приводит к размазыванию пластины и упрочнению поверхностей компонентов.

Аустенитная нержавеющая сталь

имеет деформационно-упрочненный слой на поступающей прокатной массе, который значительно толще, чем у традиционной стали. Внутренняя часть материала может быть вдвое менее твердой, чем поверхность, но именно на поверхности происходит резка.

Чтобы преодолеть эти упрочненные поверхности, сделайте более глубокие пропилы и установите скорость подачи, обеспечивающую вход режущей кромки за упрочненную зону, которая находится в диапазоне от 0.003″ до 0,005″ глубиной.

При токарной обработке любой из этих разновидностей нержавеющей стали соблюдайте следующие практические правила, основанные на опыте тысяч операций токарной обработки нержавеющей стали:

  1. Используйте пластины, специально предназначенные для токарной обработки нержавеющей стали.
  2. Подбирайте пластину в соответствии с областью применения, чтобы улучшить качество обработки и увеличить срок службы инструмента.
  3. Научитесь визуально диагностировать и устранять признаки преждевременного выхода из строя края.
  4. Убедитесь, что прокладки в хорошем состоянии.

Улучшения вставки

Новые разработки в области пластин для токарной обработки нержавеющей стали включают улучшенную геометрию стружколома в сочетании со специальной геометрией пластин, более прочную основу и более прочное покрытие.

Различные типы очень твердой непрерывной стружки образуются в большинстве заготовок из нержавеющей стали в результате чрезмерно жесткого резания. Чтобы разбить непрерывную стружку на более мелкие и удобные для обработки размеры, выберите пластину с высоким положительным передним углом и агрессивной конструкцией стружколома.Более высокий положительный передний угол обеспечивает более свободное резание, более длительный срок службы режущей кромки, более непрерывное резание, более плавный сход стружки, более низкие температуры резания и меньшее деформационное упрочнение материала.

Другим важным фактором геометрии пластины является ее радиус при вершине. Обязательно выберите пластину с правильным радиусом вершины для данного применения, будь то тяжелая черновая, получерновая или чистовая обработка. Чрезмерно большой радиус носка может вызывать вибрацию и выделять больше тепла. Слишком малый радиус вершины может быть слишком слабым и может сломаться, что приведет к ухудшению качества поверхности и плохому стружкообразованию.Как правило, радиус вершины размером 3/64 дюйма или больше рекомендуется для тяжелой черновой обработки, а радиус 1/32 дюйма рекомендуется для средней черновой и чистовой обработки, по крайней мере, в качестве отправной точки.

Пластина с геометрией, разработанной специально для нержавеющей стали, также должна иметь стружколом аналогичной конструкции. В прошлом стружколомы изготавливались только для традиционных сталей, и пользователям приходилось идти на компромиссы с параметрами обработки для токарной обработки нержавеющих сталей. Сегодня доступны стружколомы, разработанные специально для нержавеющих сталей.Эти стружколомы имеют небольшое закругление кромок, большой угол и положительный передний угол. Такая конструкция снижает силы резания и, следовательно, упрочнение. Имея большой угол и положительный передний угол, стружколом также должен быть прочным — два требования, которые кажутся взаимоисключающими. Тем не менее, эти требования могут быть выполнены путем применения усиленной положительной кромки к геометрии пластины. Это обеспечивает прочность края при сохранении положительного переднего угла. Стружколом должен быть достаточно широким и глубоким, чтобы отрывать стружку от передней поверхности и давать ей возможность скручиваться и ломаться.

 

    Материал Номер СМС Твердость по Бринеллю Сплавы Coromant
       

1025

2015

2025

2035

       

Подача f n дюйм/об

       

.004

.008

.012

.008

.016

.024

.008

.016

.024

.008

.016

.024

       

Скорость резания v c фут/мин

Ферритный/мартенситный Бесплатная обработка стали

05.10

200

1246

886

640

1017

853

771

984

820

722

525

443

394

  Незакаленный

05.11

200

918

705

558

787

672

607

754

640

558

410

344

295

  PH-закаленный

05.12

330

525

492

476

328

262

213

295

213

164

246

180

131

  Закаленный

05.13

330

689

640

640

410

328

279

344

230

164

213

148

115
Аустенитный Сталь для свободной обработки

05.20

180

1476

1099

836

1164

918

705

968

722

541

574

508

459

  Аустенитный

05.21

180

1017

771

607

820

640

508

672

508

377

394

361

328

  PH-закаленный

05.22

330

607

574

558

377

295

246

328

230

180

279

197

148

  Супераустенитный

05.23

200

705

689

656

558

443

344

443

328

246

279

246

213

Аустенитно-ферритный Несвариваемый >=0.05% С

05.51

230

918

705

558

656

558

492

689

525

394

377

312

279

(дуплекс) Под сварку, < 0.05 % С

05.52

260

623

541

492

492

426

377

426

377

344

476

312

197

Ферритный/мартенситный Незакаленный

15.11

200

705

574

525

672

541

492

361

295

262

  Закаленный

15.12

330

295

213

180

246

164

131

213

148

115

   

15.13

330

361

279

246

295

197

148

180

131

98

Аустенитный Аустенитный

15.21

180

754

574

459

623

459

361

377

312

279

  PH-закаленный

15.22

330

295

213

180

279

180

148

213

148

115

   

15.23

200

361

377

312

377

295

230

246

197

180

Аустенитно-ферритный

Несвариваемый, >=0.05% С

15,51

230

607

492

443

508

394

312

344

279

246

(дуплекс) Под сварку, <0.05% С

15,52

260

443

361

328

410

344

328

426

279

180

Рис. 1:  Рекомендации по подаче и скорости для токарной обработки различных типов нержавеющей стали.

Очень важно выбрать правильную марку для конкретного применения. Для высокоскоростного точения нержавеющих сталей следует использовать обогащенный кобальтом твердый сплав марки М-15. Для достижения наилучших результатов на сплав следует нанести многослойное покрытие методом среднетемпературного химического осаждения из паровой фазы (MTCVD) со слоями карбонитрида титана (TiCN), оксида алюминия (Al 2 O 3 ) и нитрида титана (TiN). Al 2 O 3 действует как химический барьер, который предотвращает химическую диффузию кобальта между инструментом и стружкой, что происходит из-за того, что карбид имеет сродство к нержавеющей стали при высоких температурах, возникающих на высоких скоростях.Для токарной обработки на средних скоростях рекомендуется сплав М-25 из-за его способности выдерживать высокие температуры и различные силы резания. Для низкоскоростной токарной обработки нержавеющей стали выберите прямолинейный сплав М-35 (не обогащенный кобальтом). В обогащенных кобальтом сортах кобальт притягивается к поверхности вставки, так что поверхность становится более прочной, чем внутренняя часть вставки. В прямом сплаве кобальт и, следовательно, ударная вязкость равномерно распределяются по пластине. Рекомендуется многослойное покрытие CVD из TiN и TiCN, хотя здесь Al 2 O 3  не требуется.

При токарной обработке аустенитных нержавеющих сталей необходимо использовать прочный карбид, разработанный специально для аустенитных нержавеющих сталей. Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать различные силы резания, которые имитируют силы прерывистого резания даже при прямом резе. Обычно используются покрытия MTCVD, потому что они лучше прилипают к подложке, чем покрытия CVD, которые имеют тенденцию отслаиваться при резке этих сталей. Покрытия MTCVD также снижают трение и BUE. Для аустенитных нержавеющих сталей желательна марка, обогащенная кобальтом.Более высокая поверхностная прочность сплава уменьшает выкрашивание и эффект вырывания BUE.

Параметры

При черновой токарной обработке максимальный съем металла достигается при сочетании высокой подачи и умеренной скорости резания. Иногда ограничивающим фактором является мощность станка, и в таких случаях скорость резания следует соответственно снизить. Как правило, при обработке нержавеющей стали лучше поддерживать большую подачу и глубину резания (DOC), чтобы проникнуть под закаленную поверхность заготовки, и низкую скорость резания.Использование малой подачи, мелкого DOC и высокой скорости приведет к большему нагреву и ухудшению стружкообразования в процессе.

При чистовой обработке установка подачи на IPR не выше одной трети радиуса при вершине обеспечивает хорошее качество поверхности и точность размеров.

На рис. 1 приведены рекомендуемые начальные скорости и подачи для различных операций токарной обработки нержавеющей стали. Эти рекомендации являются консервативными. Не бойтесь довести инструмент до предела, чтобы максимизировать производительность.

Чтобы свести к минимуму неприемлемый износ инструмента, выдвиньте пластину до ее DOC и пределов подачи (определяемых доступной мощностью и конструкцией компонента) на 15 минут, а затем поверните кромку. Это 15-минутное эмпирическое правило помогает производить больше деталей на кромку с меньшим количеством остановок индексации. Экономически не имеет смысла продвигать преимущество сверх этого времени. Производительность всегда должна быть главной задачей, а не использовать каждую последнюю секунду жизни инструмента, чтобы сэкономить несколько центов.

Использование соответствующих параметров обработки помогает минимизировать износ инструмента.Но это не мешает износу. Помните, что износ инструмента не является по своей сути негативным процессом. Инструменты всегда будут изнашиваться. Дело не в том, если, а в том, когда, насколько и каким образом инструменты изнашиваются. Когда режущая кромка выполнила значительное количество операций по резке металла за разумное время, износ вполне приемлем. Это проблема, когда происходит преждевременная поломка или поломка инструмента, что приводит к чрезмерным остановкам для смены кромки и, в некоторых случаях, к повреждению заготовки.

Рисунок 2:  Основные характеристики износа инструмента при токарной обработке нержавеющей стали: (1) износ по задней поверхности, (2) выкрашивание кромки, (3) насечка, (4) BUE, (5) отслаивание, (6) лункообразный износ, 7) износ, вызванный пластической деформацией, 8) термическое растрескивание.

Предотвращение того, чего можно избежать

Некоторые формы износа кромок являются нормальными, в то время как другие являются симптомами неправильного применения пластины, неправильных настроек станка или неподходящей техники токарной обработки. Последние паттерны являются признаками предстоящих неприятностей. Важно диагностировать и устранять эти ранние предупреждающие признаки и применять некоторые инновационные методы резки, чтобы свести к минимуму проблемы с инструментом в будущем.

Механизмы поломки инструмента, возникающие при токарной обработке нержавеющей стали, аналогичны механизмам, используемым при токарной обработке стали.Различия видны по степени износа (рис. 2). Ниже приводится краткий обзор наиболее распространенных моделей износа и мер по их устранению на ранней стадии (Таблица 2).

Износ по задней поверхности  в целом следует рассматривать как нормальное явление. Это происходит на боковой или задней поверхности режущей кромки по длине зацепления с заготовкой. Его возникновение может быть положительным, поскольку оно делает край более острым. Однако после определенного износа продолжающееся трение об обрабатываемую поверхность приводит к истиранию инструмента и снижению производительности кромки.

Решение проблемы чрезмерного или преждевременного износа задней поверхности обычно заключается в снижении скорости резания. Другим решением является использование вставок с многослойным покрытием или вставок, покрытых Al 2 O 3 , а не только TiN.

Выкрашивание кромки или разрыв линии кромки может произойти, когда срок службы кромки подошел к концу или когда инструмент должен выполнять прерывистое резание. Если кромка просто изношена, вам следует подумать о индексации и более частой замене вставок.Средства в случае прерывистого резания заключаются в уменьшении скорости подачи; изменить угол подхода инструмента для обеспечения устойчивости; и/или выбрать более прочный, обогащенный кобальтом сплав пластины. Часто ответом является комбинация этих средств.

Надрезы  – это тип износа, при котором твердый сплав фактически разрушается, оставляя пустоты на режущей кромке. Износ в виде насечки на передней кромке вставки вызван деформационным упрочнением поверхности из нержавеющей стали. Во время токарной обработки линия DOC обрабатывает более твердый материал, чем основной радиус вершины пластины, создавая канавку.На задней кромке пластины насечки вызваны окислением, когда воздух и охлаждающая жидкость вступают в контакт с инструментом при высоких температурах. Износ на задней кромке встречается реже, чем на передней кромке при токарной обработке нержавеющей стали.

Износ в виде насечки является причиной образования заусенцев, которые возникают, когда режущая кромка начинает толкать материал, а не резать его. По мере того, как надрез становится более выраженным и начинает разрушать режущую кромку, силы резания на линии DOC возрастают, в результате чего кромка толкает, а не срезает стружку.Наряду с острой, прочной кромкой, большие углы опережения также могут помочь предотвратить это.

Для предотвращения износа в виде насечки обычно эффективны средства, указанные для износа по задней поверхности.

BUE  относится к температуре и скорости резки. Под действием высокой температуры и давления стружка из нержавеющей стали становится липкой и имеет тенденцию размазываться и прилипать к боковой поверхности вставки. Материал заготовки приваривается к участкам кромки, где подложка открыта. BUE неоднократно отрывается, каждый раз унося с собой кусок вставки, что приводит к выкрашиванию.

Если позволить BUE увеличиваться без вмешательства, это приведет к преждевременному разрушению кромки и, в некоторых случаях, к катастрофическому отказу вставки. К счастью, диапазоны температур и скоростей резания, в которых происходит BUE, четко определены, и их можно избежать. Большая часть современной токарной обработки нержавеющей стали выполняется выше диапазона, в котором происходит BUE. И многие современные сплавы пластин обладают высокой устойчивостью к BUE при правильном использовании.

Увеличение скорости резания обычно снижает BUE. Если это невозможно из-за ограничений машины или спецификаций деталей, более прочный сплав, такой как M-35, с более высоким положительным передним углом может смягчить эффект BUE.

Отслаивание  подразумевает повреждение покрытия, вызванное некачественным покрытием, плохой адгезией покрытия к подложке или пластической деформацией заготовки. Решение состоит в том, чтобы перейти на вставки с более стойким покрытием, таким как покрытие MTCVD.

Лункообразный износ  возникает в местах контакта стружки с инструментом и вызывается диффузией кобальта между инструментом и стружкой и абразивным износом пластины. Это ослабляет край. Первый выход — снизить скорость, чтобы снизить температуру резания.Во-вторых, уменьшите скорость подачи. Также рекомендуется перейти на пластину с покрытием MTCVD Al 2 O 3 с положительной геометрией, которая препятствует образованию лунок.

Термическое растрескивание  в основном представляет собой явление усталостного износа, вызванное быстрыми изменениями температуры в зоне резания и прерывистым точением. Чтобы избежать этого, увеличьте поток охлаждающей жидкости и выберите более прочный сплав с высокой стойкостью к тепловому удару или, в некоторых случаях, отключите подачу охлаждающей жидкости, чтобы поддерживать одинаковый уровень температуры.

Пластическая деформация  заготовки из нержавеющей стали может способствовать образованию надрезов, выкрашиванию кромок и лункообразному износу. Эта проблема часто возникает из-за более высоких сил резания и температур, возникающих при точении нержавеющих сталей, особенно аустенитных нержавеющих сталей, содержащих никель и молибден. Для материала инструмента, который может выдерживать эти условия, не вызывая пластической деформации, выберите износостойкий сплав с покрытием Al 2 O 3 .Al 2 O 3  имеет высокую жаропрочность и противостоит образованию кратеров, возникающих на высоких скоростях, когда происходит пластическая деформация.

Таблица 2:  Рекомендуемые средства для наиболее распространенных видов износа вкладыша. XX = лучшее альтернативное средство; X = возможное средство правовой защиты.

Еще одним оружием против неправильного износа вкладыша является защищающая его прокладка. Надлежащая прокладка в хорошем состоянии необходима для токарной обработки нержавеющей стали. Он защищает как пластину, так и державку от повреждений, вызванных высокими силами резания.Различные силы резания при токарной обработке нержавеющей стали создают высокие пульсирующие давления на гнездо пластины и регулировочную прокладку, которые действуют как амортизаторы для пластины и заготовки. Проверяйте состояние прокладки каждый раз, когда меняете вставку, и, если сомневаетесь, замените ее. При использовании двусторонней вставки обратите внимание на лицевую сторону прокладки, на которой имеется тиснение вставки. Такая шайба подлежит замене. Если прокладка потеряет свою плоскостность, пострадает ее способность должным образом поддерживать вставку.

Сложный рез

Некоторые новые методы нанесения были разработаны для облегчения сложных резов, таких как подходы к обочинам, неровные входные углы и торцевая обработка.

Поворот против плеч . Подход к уступу представляет собой серьезное изменение состояния токарного инструмента и может вызвать сильную нагрузку на режущую кромку. Также может произойти заклинивание стружки и удары молотком. Есть несколько способов преодолеть риски, связанные с поворотом против плеча. Чтобы избежать заклинивания стружки и ударов молотком, увеличьте скорость резания, когда пластина находится на расстоянии 0,040 дюйма от уступа. Или поверните уступ, сделав несколько осевых проходов, сформировав ступенчатый профиль, который затем можно обработать двумя радиальными проходами.Чтобы улучшить контроль над стружкодроблением и снизить нагрузку на режущую кромку, направляйте инструмент радиально внутрь, а не радиально наружу непосредственно перед уступом.

Неровные углы в плане . Когда первоначальные резы имеют неровное острое начало, решением может быть использование дополнительной вставки для процесса запуска. Инструмент может иметь угол в плане около 45° и может использоваться для предварительной обработки необработанных кромок. Это обеспечивает выгодный подход к основному инструменту. Другим методом является более низкая скорость подачи для входа в рез.

Лицом к центру . Торцевая токарная обработка распространена при обработке нержавеющей стали и может включать в себя торцевание либо к центру заготовки, либо к отверстию. При обращении к центру скорость резания приближается к нулю в центре, нарушая соотношение между скоростью и подачей. Более высокие скорости шпинделя в современных токарных станках с ЧПУ могут компенсировать малые диаметры, но только до определенного предела. Ближе к центру инструмент начинает проталкивать материал заготовки, а не резать его. Более низкие скорости резания также имеют дополнительный недостаток, заключающийся в размазывании режущей кромки и BUE.Наилучшее решение — сначала дать сверлу справиться с материалом в центре, а затем выполнить операцию торцевания. Если центральное отверстие отсутствует, уменьшите подачу, когда диаметр торца станет 0,400 дюйма. Например, подачу 0,010 дюймов на оборот можно уменьшить до 0,002 дюймов на оборот.

Помните, нержавеющая сталь, несмотря на то, что ее трудно точить, все же является очень удобным материалом. Тепло — главный враг, но новые пластины и правильно применяемые методы токарной обработки могут спасти положение. Доведите инструменты до предела и следуйте эмпирическим правилам, и вы свалите в мусорное ведро детали из нержавеющей стали, соответствующие техническим требованиям.

Об авторе

Майк Кастнер (Mike Castner) — специалист по токарным пластинам в Sandvik Coromant Co., Fair Lawn, NJ.

Лазерная резка листа из нержавеющей стали толщиной 25 мм и выше: что нужно знать

С развитием экономики применение пластин из нержавеющей стали становится все более и более обширным.

В настоящее время ее продукция широко используется в строительстве, машиностроении, производстве контейнеров, судостроении, мостостроении и других отраслях промышленности.

В настоящее время методом резки толстого листа из нержавеющей стали в основном является лазерная резка.

Технология лазерной резки толстого листа из нержавеющей стали становится все более и более зрелой, постепенно заменяя традиционную технологию резки нержавеющей стали.

Для достижения качественного эффекта резки нам необходимо освоить определенные технологические навыки.

Вообще говоря, средний лист относится к стальному листу толщиной 10.0-25,0 мм, лист толщиной 25,0-60,0 мм называется толстым листом, а лист толщиной более 60,0 мм – сверхтолстым листом.

Чтобы резать высококачественную толстую нержавеющую сталь, производители изделий из нержавеющей стали должны полностью понимать процессы лазерной резки.

Критерии   для  лазерная резка толстого листа

 

1. Шероховатость

Секция лазерной резки образует вертикальные линии.

Глубина зерна определяет шероховатость режущей поверхности.

Чем мельче зерно, тем ровнее режущая часть.

Чем глубже зерно, тем крупнее сечение.

Кроме того, чем мельче зерно, тем выше качество резки.

2. Перпендикулярность

Для толстолистового металла очень важна перпендикулярность режущей кромки.

При удалении от фокуса лазерный луч расходится, что может привести к несоответствию ширины верхней и нижней щели;

Если режущая кромка слишком сильно отклоняется от вертикальной линии, заготовка будет недостаточно стандартной и сложной в использовании;

Чем вертикальнее кромка, тем выше качество резки.

3. Ширина реза

Ширина реза определяет внутренний диаметр профиля.

Во время фактической резки необходимо отрегулировать параметры и компенсировать разрезаемые материалы, чтобы обеспечить требуемый размер заготовки.

4. Зерно

При резке толстых листов на высокой скорости расплавленный металл не выбрасывается из надреза под вертикальным лазерным лучом, а выбрасывается позади лазерного луча.

Это сформирует криволинейный рисунок на режущей кромке.

Чтобы решить эту проблему, необходимо уменьшить скорость подачи в конце резания, что может значительно исключить образование зерна.

5. Заусенцы

Заусенец — очень важный фактор, определяющий качество лазерной резки.

Удаление заусенцев требует дополнительных работ, которые будут рассчитаны по времени и трудозатратам.

Таким образом, наличие заусенцев является основным стандартом для оценки качества лазерной резки.

6. Зона термического влияния

Зона термического влияния относится к глубине зоны изменения внутренней структуры.

При лазерной резке область металла вблизи надреза нагревается, что может привести к изменению структуры металла.

Например, некоторые металлы твердеют.

7. Деформация

Если резка вызывает быстрый нагрев детали, она деформируется, что особенно важно при чистовой обработке.

Управление мощностью лазера и использование коротких лазерных импульсов может снизить нагрев компонентов и избежать деформации.

Технологические требования лазерной резки толстого листа из нержавеющей стали

1. Выбор сопла

Диаметр сопла

Диаметр сопла определяет форму газового потока, площадь газодиффузии и расход газа в надрез, что влияет на стабильность съема расплава и резки.

Чем больше поток воздуха в надрез, чем выше скорость и правильное положение заготовки в потоке воздуха, тем сильнее способность струи удалять расплав.

Чем толще нержавеющая сталь, тем больше следует использовать сопло.

Чем больше настройка пропорционального клапана и чем больше расход, тем больше давление может быть обеспечено, а эффект нормального сечения может быть сокращен.

Характеристики сопла

Спецификация сопла здесь в основном относится к торцевому отверстию.

В качестве примера возьмем режущее сопло Precitec, его апертура варьируется от 1,5 мм до 5,0 мм.

Выбор апертуры в основном зависит от мощности резки.

Чем больше мощность, тем больше выделяется тепла и тем больше требуется газа.

Когда мы разрезаем пластину толщиной менее 3 мм, обычно выбирается сопло с отверстием 2,0 мм;

При резке листов толщиной от 3 мм до 10 мм выберите сопло 3,0 мм;

При резке пластин толщиной более 10 мм, сопла 3.Требуется 5 мм и выше.

Однослойная насадка с апертурой △3,5

Однослойная или двухслойная насадка?

Как правило, двухслойные сопла используются для окислительной резки (вспомогательный газ — кислород), а однослойные — для резки расплавом (вспомогательный газ — азот).

Однако некоторые лазеры имеют специальные инструкции по использованию однослойного или двухслойного покрытия. В этом случае действуйте в соответствии с инструкциями к лазеру.

2 .   Выбор вспомогательного газа и чистота газа

Различные вспомогательные газы, такие как кислород, азот и воздух, часто используются при лазерной резке нержавеющей стали.

Разные типы газа имеют разные режущие свойства.

Кислород имеет черный цвет, воздух светло-желтый, а азот может удерживать основной цвет нержавеющей стали от окисления.

Азот является предпочтительным вспомогательным газом для резки нержавеющей стали.

Рекомендуемая чистота кислорода и азота:

  Кислород Азот
Преимущества Высокая скорость резки, возможность резки толстых листов Избегайте окисления режущей кромки, поэтому заготовку не нужно дорабатывать
Рекомендуемая чистота ≥99.999% ≥99,995%

Данные испытаний расхода азота, диаметра сопла и давления газа показаны на рисунке ниже.

Ордината — это значение теста расхода газа, абсцисса — настройка регулировки, различные изменения давления газа, а разные цвета представляют условия тестирования для разных диаметров сопла.

Из графика видно, что расход определяется заданным давлением газа и диаметром сопла, что представляет собой линейную положительную зависимость.

3 .   Положение фокуса

Чтобы обеспечить режущий эффект и защитить сопло от повреждений, перед резкой необходимо провести коаксиальное испытание, чтобы убедиться, что сопло соосно выходному лучу лазера.

Метод проверки положения фокуса

Наклейте прозрачную ленту на торец выходного отверстия сопла, отрегулируйте выходную мощность лазера для сверления, проверьте, есть ли центральное отверстие на прозрачной ленте и положение центрального отверстия, и синхронно отрегулируйте регулировочный винт на ручку резонатора зеркала до тех пор, пока отверстие, пробитое лазером на прозрачной бумажной ленте, не совпадет с центром сопла.

Фокус отличается, толщина, материал и качество резки тоже разные.

Резка различных материалов и толщин должна быть скорректирована с разной направленностью.

Перед резкой измерьте фактический нулевой фокус, а также протестируйте и проанализируйте параметры процесса резки на основе нулевого фокуса.

Негативное расфокусирование является основным направлением выбора процесса резки нержавеющей стали.

Место фокуса Режущий материал и характеристики сечения

Нулевое фокусное расстояние: фокус лазера находится на поверхности режущей заготовки

Подходит для тонкой углеродистой стали толщиной менее 1 мм; основное внимание уделяется поверхности заготовки, верхняя поверхность обрезана гладко, а нижняя поверхность не гладкая.

Отрицательное фокусное расстояние : фокус лазера находится ниже поверхности режущей заготовки

Метод резки нержавеющей стали; Фокус находится ниже поверхности доски, поэтому диапазон гладкой поверхности большой, щель шире, чем щель с нулевым фокусным расстоянием, поток газа большой во время резки, а время перфорации больше, чем нулевое фокусное расстояние.

Положительное фокусное расстояние : фокус лазера находится над поверхностью режущей заготовки

Кислород используется при резке углеродистой стали; поверхность зачернена, а сечение шероховатое.

4 .  Влияние регулировки частоты лазера и коэффициента заполнения импульсов на качество резки

Влияние изменения частоты на резку толстого листа из нержавеющей стали:

Частота снижается с 500 до 100 Гц, эффект режущей секции улучшается, а расслоение постепенно улучшается.

Когда частота установлена ​​на 100 Гц, ее нельзя обрезать, и синий свет отражается.

Узнайте лучший частотный диапазон путем изменения частоты.

Чтобы обеспечить наилучшую секцию резки, необходимо обеспечить идеальное соответствие времени импульса и энергии одиночного импульса.

Влияние изменения рабочего цикла импульса на резку толстого листа из нержавеющей стали:

Импульсный рабочий цикл 45 % является критическим значением.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.