Sissejuhatus
Rasketööstuse sektorites, nagu kaevandamine, pinnase teisaldamine, materjalikäitlus, metsandus ja ringlussevõtt, töötavad masinad karistades tingimustes. Sellised komponendid nagu ekskavaatori kopad, kivipurustid, renni vooderdised, punkrikastid ja betoonisegisti trumlid on allutatud lakkamatule löögile, libisemishõõrdumisele ja tugevale lõikamiskulumisele. Nendes destruktiivsetes keskkondades ilma sagedaste konstruktsioonitõrgeteta üleelamiseks toetuvad seadmed suuresti kulumiskindlatele (AR) terasplaatidele.
Need kulumiskindlad plaadid, mida tavaliselt liigitatakse Brinelli nominaalsete kõvaduse väärtuste{0}} järgi, nagu AR400, AR450, AR500 ja isegi ülikõvad AR600-, tagavad kulumiskindlad plaadid suurepärase kasutusea. Nende esmane insenertehniline tugevus loob aga masinatöökojas klassikalise tootmisparadoksi. Täpsed metallurgilised omadused, mis võimaldavad kulumiskindlal (AR) terasel taluda pidevat mehaanilist kulumist, muudavad ka lõikamise, puurimise, koputamise, süvistamise ja freesimise tavapäraste metallitöötlemisviiside abil kurikuulsalt keeruliseks.
Kõrge -kõvadusega kulumisplaadi töötlemine standardsete tööriistade ja üldiste kiirustega põhjustab sageli puuriterade purunemist, karbiidist sisetükkide lõhenemist, klaasitud tööpindu ja tugevat tööriistade sahinat. Nende materjalide edukas töötlemine nõuab töökoja lähenemisviisi põhjalikku nihet. Kombineerides jäiga seadistuse, spetsiaalse tööriista geomeetria, distsiplineeritud lõikeparameetrid ja nutika soojusjuhtimise, saavad masinaoperaatorid muuta suure-kõvadusega kulumisplaatide töötlemise rutiinseks ja tulusaks toiminguks.
AR-terase metallurgia ja selle töötlemise väljakutsed
Kulumisplaadi tõhusaks töötlemiseks tuleb kõigepealt mõista materjali sisemist struktuuri. Kulumiskindel (AR) teras on tavaliselt keskmise -süsinikusisaldusega, madala-legeerteras, mis läbib spetsiaalse termilise protsessi, mis koosneb austenitiseerimisest, kiirest veekarastusest ja täpsest karastamisest.
Mikrostruktuuri mehaanika ja kõvadusastmed
See kuumtöötlus muudab sisemise kristallvõre tihedaks martensiitseks või martensiitseks-bainiitseks mikrostruktuuriks. Materjali kõvadus vastab otseselt selle vastupidavusele pinna läbitungimisele ja mehaanilisele kulumisele:
AR400 / AR450 (370 kuni 470 HBW): pakub tasakaalu kõrge kulumiskindluse, hea külma-paindevõime ja mõõduka konstruktsiooni keevitatavuse vahel. Töödeldav spetsiaalsete tavameetodite abil.
AR500 (470 kuni 540 HBW): tagab erakordse vastupidavuse libisemisele ja suurele-pingelöögile. Nõuab jäikade masinate seadistusi ja karbiiditööriistu.
AR600 (570 kuni 640 HBW): ülikõva -kvaliteet, mis on loodud äärmuslikuks libisemiskeskkonnaks, millel on väiksem mõju. Nõuab täiustatud töötlemistehnikaid, suure-võimsusega seadmeid või spetsiaalseid lihvimistoiminguid.
Mehaanilise töötlemise füüsikalised tõkked
Kui lõikeriist haardub kulumiskindla (AR) terasplaadiga, puutub see kokku kolme peamise füüsilise takistusega:
Ekstreemsed lõikejõud: karastatud{0}}ja-terase kõrge tootlikkus ja ülim tõmbetugevus nõuavad masina spindlilt tohutut mehaanilist jõudu, et metall eemaldada.
Kiire kuumuse tekitamine: suur vastupidavus nihkele tekitab tööriista{0}}kiibi liideses äärmise lokaalse hõõrdumise. Kuna kulumisplaatide soojusjuhtivus on madalam kui pehmel terasel, koguneb kuumus kiiresti otse lõikepunktis, purustades tööriistade katted ja nüristades teravaid servi.
Tõsine töö{0}}Kõvenemistundlikkus: kui lõiketööriist hõõrub, libiseb või jääb vastu plaadi pinda, ilma et see metalli aktiivselt hammustaks, põhjustab lokaalne hõõrdumine terase kohese pingutamise{1}}. Seejärel peab tööriist järgmisel pöördel tungima läbi glasuuritud, hüper-karastatud väliskihi, mis viib tööriista kohese purunemiseni.
Standardsed kiir{0}}kiirterasest (HSS) tööriistad, mis töötavad usaldusväärselt üldistel süsinikterastel, ebaõnnestuvad kiiresti, kui neid kasutatakse tugevalt kulunud plaadil, kuna lokaalne lõiketemperatuur ületab kiiresti HSS-i karastamispiiri, põhjustades tööriista otsa pehmenemise ja sulamise.
Suure{0}}kõvadusega plaatide olulised puurimisstrateegiad
Puurimine on kõige sagedasem ja nõudlikum töötlemistoiming, mida tehakse kulumiskindlate (AR) terasplaatidega, olgu selleks siis poldiaugud, kopphambaadapterid või vooderplaadi kinnitused. Edu sõltub täielikult puuri valikust, puuri geomeetriast ja operaatori distsipliinist.
Tööriistade valik: karbiid vs. koobalt
Tootmiskeskkondades, kus töödeldakse AR450, AR500 või AR600, on täiskarbiidist puurid või indekseeritavad kõvametallist sisetükiga puurid hädavajalikud. Karbiid säilitab oma mehaanilise kõvaduse temperatuuril, mis ületab tunduvalt metallist tööriistaterast pehmendavat temperatuuri. Kaetud karbiidiotsakud-, mis kasutavad titaanalumiiniumnitriid- (TiAlN) või alumiiniumkroomnitriid- (AlCrN) füüsikalisi aur-sadestuskatteid-, tagavad suurepärase soojusisolatsiooni ja määrimise.
Väiksematele hooldustöökodadele, mis töötavad peamiselt AR400 plaadiga käsitsi radiaalsetel puurpressidel, pakuvad kvaliteetset-koobaltisulamist kiirterasest-trellid (nagu M42, mis sisaldab 8 protsenti koobaltit) elujõulise ja madalama hinnaga{5}}alternatiivi. Koobaltiotsikuid tuleb siiski kasutada rangelt vähendatud lõikekiirustel ja rikkaliku määrimisega.
Puurimise geomeetria nõuded
Tavalised 118-kraadise teraviku nurga ja pikkade soontega puurid ei sobi kulumisplaadi puurimiseks. Nad painduvad koormuse all, lobisevad sisenemisel ja kiibivad piki välisnurki. Selle asemel peaks harjutustel olema:
Stub Length Flues: Lühikesed, jäigad pillide pikkused minimeerivad väände läbipainde ja välistavad puuri ekslemise.
135-kraadi kuni 140-kraadi jaotuspunktid: lai punktinurk vähendab plaadi läbistamiseks vajalikku tõukejõudu ja välistab vajaduse kesk- või juhtaukude järele, mis võivad sisendpunkti kõvastuda.
Paksu veebiarhitektuur: tugevdatud keskvõrk tagab maksimaalse jäikuse paindejõudude vastu.
Vähendatud kaldenurgad: kergelt lihvitud või muudetud lõikeservad takistavad puuril end agressiivselt materjali sisse tõmbamast, kaitstes hapraid välisnurki mõranemise eest.
Tööparameetrid: mitte{0}}viibimise reegel
Kulumiskindla (AR) terase puurimisel on kõige olulisem reegel konstantse agressiivse ettenihke kiiruse säilitamine.
Lõikekiirus (pinnajalad minutis / SFM): hoidke lõikekiirused madalad. AR400 puhul sihtige koobaltiga 30–50 SFM või karbiidiga 100–150 SFM. AR500 puhul vähendage lõikekiirust 15–25 SFM-ni koobaltiga või 60–90 SFM-ni kaetud karbiidiga.
Toitekiirus (tolli pöörde kohta / IPR): säilitage suur ja pidev laastukoormus. Puuriots peab pidevalt lõikama eelmise hambakäiguga tekkinud töö-kõvenenud tsooni alt.
Ärge kunagi laske puuril seista: kui lasete puuril vabalt pöörlema ilma allapoole suunatud surveta isegi kahe sekundi jooksul, glasiseerib augu põhi, karastab teras ja nüristab puuriotsa koheselt.
Sügava{0}}augu puurimisel (sügavused ületavad kolm korda puuri läbimõõdu) rakendage kontrollitud puurimistsüklit, et eemaldada pikad laastud, vältida laastude pakkimist soontesse ja lasta jahutusvedelikul puurimispunkti jõuda.
Freesimise, keermestamise ja keermestamise parimad tavad
Kulumiskindla (AR) terase esipinna freesimine, otsafreesimine ja sisekeerme lõikamine nõuavad erinevaid strateegiaid, et säilitada tööriista eluiga, säilitades samas ranged mõõtmete tolerantsid.
Freesimistehnikad: ronimisfreesimine vs tavaline freesimine
Kulumisplaadi pealis- või profiiliotsfreesimisel peavad masinaoperaatorid valima tavapärase freesimise (ülesfreesimise) asemel alati tõusufreesimise (allafreesimise).
Tavalise freesimise korral siseneb lõikehammas materjali nullkihi paksusega ja pühib ülespoole, tekitades intensiivse hõõrdumise, hõõrdumise ja pinna{0}}kõvenemise, enne kui see hakkab metalli lõikama. Seevastu ronimisfreesimine sunnib lõikuri hammast sisenema plaadile maksimaalse laastupaksusega ja väljuma laastu nullpaksusega. See võimaldab hambal hammustada kohe mis tahes töö-kõvenenud pinnakihi all, kandes suurema osa tekkivast soojusest otse äravisatud laastu, mitte töödeldavasse detaili või lõikuri korpusesse.
Suure -mahuga freesimiseks kasutage ümmarguste karbiidist sisetükkidega või kaheksanurksete sisetükkidega, millel on negatiivne kaldenurk ja tugevad faasitud servad. Ümmargused sisetükid tagavad maksimaalse mehaanilise servatugevuse, võimaldades suuremat ettenihkekiirust ja jaotades lõikejõudu laiemale kaarele.
Lõigatud leek{0}}lõigatud servad
Sage rike ilmneb plaatide servade freesimisel, mis on eelnevalt oksü-kütuse-, plasma- või lasersüsteemidega lõigatud. Termiline lõikamine loob väga lokaliseeritud, ülikõvastatud tsooni piki lõikeserva, mida nimetatakse kuumus{3}}mõjutatud tsooniks (HAZ).
Kui proovite täppisfreesi otse üle toorleegi{0}}lõigatud serva käivitada, purustatakse karbiidist sisetükid peaaegu kohe. Töötoad peaksid enne viimistlusfreeside kasutuselevõttu kaldega-lihvima või mehaaniliselt-kalduma töötlemata termiliselt lõigatud servad, et eemaldada rabe välimine katlakivikiht.
Keermestamise ja koputamise väljakutsed
Sisekeerme lõikamist peetakse kõrge{0}}kõvadusega kulumisplaatide puhul sageli kõige keerulisemaks töötlustoiminguks. Keermekraanidel on õrn geomeetria, mis on väga vastuvõtlikud väändemurdumisele sügavates pimeaukudes.
Keerme freesimine: kui on saadaval kaasaegsed CNC-seadmed, on keermefreesimine tahkekarbiidkeermefreesidega tunduvalt parem kui mehaaniline keermestamine. Keermefreesid lõikavad keermeid astmeliselt, kasutades spiraalset interpolatsiooni, tekitades väikese lõikejõu mõjul väikseid, hallatavaid laaste. Kui keermefrees puruneb, ei lukustu see auku nagu tugev kraan, mis võimaldab hõlpsalt eemaldada ilma kogu komponenti lammutamata.
Käsitsi ja masinkraanid: kui AR400 või AR450 plaatidel on vaja mehhaanilist koputamist, kasutage spetsiaalseid koobalt-sulamist, spiraal-otsakuga kraanid, mis on loodud ülitugevate materjalide jaoks. Kerge vedela õli asemel kasutage suure-adhesiooniga koputussegu või äärmusliku-survega lõikamispastat. Veenduge, et keermestatud ava pilootmõõtmed on pisut suuremad kui standardsed (nt seadke 65–70% keerme sügavus, mitte 75%), et vähendada lõikemomenti, säilitades samal ajal piisava konstruktsiooni hoidmise.
Soojusjuhtimine, jahutusvedelikud ja tööriistade hooldus
Lõikamisliidese temperatuurinäitajate haldamine määrab, kas tööriist elab üle mitu vahetust või läheb mõne minutiga rikki.
Märg- ja kuivtöötlusstrateegiad
Ehkki võib tunduda intuitiivne üle ujutada iga metalli{0}}lõikamisoperatsioon vedela jahutusvedelikuga, peab termiline strateegia vastama tööriista materjalile.
Kiir-terasest ja koobaltist tööriistad: nõuavad pidevat kõrgsurve{1}}üleujutusvedelikku. Vedelik alandab üldist lõiketemperatuuri, vähendab hõõrdumist, loputab rasked laastud august eemale ja takistab metallist tööriistaotsa termilist pehmenemist. Kui jahutusvedeliku vool katkeb kasvõi korraks, rikuvad kuumapuudused tööriista serva.
Karbiid- ja keraamilised tööriistad: sageli saab kuivatada kõrgsurveõhuga{0}}või sihipärase sisemise jahutusvedelikuga tööriista kanalite kaudu. Vahelduva välise üleujutusvedeliku kandmine kuumadele karbiidist sisetükkidele põhjustab ägedat termilist tsüklit (kiire paisumine ja kokkutõmbumine), mis põhjustab piki sisetüki serva mikroskoopilisi termilise pinge pragusid, mis põhjustavad varajast killustumist. Õhkpuhastus eemaldab kuumad laastud tõhusalt ilma termošoki tekitamata.
Jäikus: töötoa edu alus
Kõrge{0}}kõvadusega kulumiskindel (AR) teras tekitab intensiivset tsüklilist vibratsiooni. Mis tahes paindlikkus, lõtk või läbipaine masina seadistuses põhjustab lõksu, mis purustab kõva karbiidi lõikeservad peaaegu kohe.
Töötoad peavad järgima rangeid jäikusjuhiseid:
Masina valik: kasutage raskeid{0}}jõulisi ja suure pöördemomendiga-tööpinke, millel on jäigad kastid või tugevad lineaarsed juhikud.
Tööst kinnihoidmine: Kinnitage kulumisplaat otse vastu tasaseid tugevaid masinalaudu, kasutades lõikeala lähedal asuvaid tugevaid-hoidmisrihmasid-. Vältige konsoolide seadistusi või toetamata plaadivahesid, mis põrkavad puuri tõukejõu mõjul.
Tööriistahoidikud: kasutage lühikesi, -jäikusega hüdraulilisi padruneid, kahanevaid-sobivaid hoidikuid või raskeid-ER-padruniid. Minimeerige tööriista üleulatus, et paindemomendid oleksid võimalikult väikesed.
Tööriistade kulumise varane äratundmine
Kulumisplaatide töötlemine nõuab aktiivset jälgimist. Operaatorid peavad enne katastroofilist riket õppima ära tundma tööriista halvenemise märke:
Heli ja vibratsioon: muutumine sujuvast suminast kõrgeks-kõrgeks piiksumiseks viitab lokaalsele hõõrdumisele, mis näitab, et lõikeserv nüristab või hõõrub.
Laastude morfoloogia: terved AR-terasest laastud peaksid olema ühtlased, tihedalt kõverdunud ja veidi värvi muutnud. Pulbriline tolm, killustunud nõelakillud või tumelillad laastud viitavad liigsele termilisele kogunemisele ja ebapiisavale etteande rõhule.
Visuaalne ülevaatus: kontrollige regulaarselt, kas sisetükke ei ole külgmised kulumispinnad või mikro-killud piki esmast lõikejoont. Odava sisestusotsa varajane väljavahetamine hoiab ära kallite tööriistahoidikute varre kahjustamise ja suure -kulumisplaatide lammutamise.
Järeldus
Kulumiskindlate (AR) terasplaatide töötlemine kujutab endast rasket inseneri väljakutset, kuid see pole kaugeltki võimatu. Nende sitkete materjalide valdamise võti seisneb nende mikrostruktuuride mehaanika mõistmises ja töökoja meetodite vastavalt kohandamises.
Edu sõltub mõnest selgest tööreeglist: investeerige masina jäikadesse seadistustesse, valige tugevate servade geomeetriaga karbiidi{0}}pikkusega karbiidist või koobaltist tööriistad, hoidke lõikekiirused madalad, säilitades samal ajal ühtlase ettenihke, ja ärge kunagi laske tööriista serval vastu tööpinda hõõruda või jääda.
Asendades katse--ja-vigade harjumused distsiplineeritud, teaduspõhiste-mehaanimistavadega, saavad kaasaegsed töökojad tõhusalt töödelda AR400, AR500 ja kõrgemaid kõvadusastmeid. Nende tavade omandamine võimaldab tootjatel ja masinatöökodadel toota erakordselt vastupidavaid, suure jõudlusega-kulumiskomponente, mis peavad vastu kogu maailmas kõige nõudlikumatele tööstuslikele rakendustele.
