Виды сталей отличаются друг от друга процентным содержанием различных элементов (железа, хрома, углерода, фосфора, никеля, марганца и т.д.) и свойствами. Все это влияет на качество и область применения конструкционных материалов.
Несмотря на многообразие их разновидностей (стали бывают инструментальными, легированными, углеродистыми, электротехническими, нержавеющими и др.), каждая требует применения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) в процессе обработки. Далее мы подробно рассмотрим состав и свойства таких конструкционных материалов, а также особенности выбора СОЖ для стали.
Компоненты и характеристики стали
Сталь широко используется во многих сферах, в числе которых авиа- и машиностроение, медицина, сельское хозяйстве, строительство и т.д. Это обусловлено, прежде всего, прочностью и долговечностью конструкционного материала.
Сталь представляет собой сплав, основой которого являются железо и углерод. Последний отвечает за твердость конструкционного материала. Доля углерода в нем составляет не более 2,14 %. Даже незначительное превышение этого значения превращает сталь в чугун. Он обладает уже другими прочностными характеристиками и теплопроводностью.
От наличия дополнительных элементов в стали зависят ее свойства. Так, например, легирующие присадки оказывают существенное влияние на прочность, хрупкость и вязкость материала.
Даже 1% такой добавки может сделать сталь нержавеющей, инструментальной, жаро- или ударопрочной. К примеру, ХВГ (марка стали) содержит по одному проценту хрома, вольфрама и марганца. Эти элементы значительно повышают прочность сплава и делают его быстрорежущим и инструментальным.
Обработка высоколегированных коррозионностойких и жаропрочных сталей сопровождается некоторыми сложностями. Они обусловлены наличием углерода и достаточно большого количества легирующих добавок в сплавах. В то же время резание простых углеродистых сталей сопровождается процессами, негативно влияющими на качество и точность изготавливаемых изделий, и требует применения СОЖ.
Какие сложности возникают при обработке сталей?
Обработка стали – неотъемлемая часть процесса изготовления многих изделий. Она осуществляется различными способами: точением, фрезерованием, сверлением, развертыванием, шлифованием и т.д.
В процессе выполнения таких операций в рабочей зоне возникает сильное трение. При этом наблюдается значительное повышение температуры заготовки и режущего инструмента.
Последнее вызывает коробление, пористость и растрескивание поверхностей, образование неровностей на них. При этом усиливается износ инструмента.
Причина таких последствий кроется в свойствах стали (особенно ярко побочные эффекты заметны при обработке легированных сталей).
Рассмотрим подробнее сложности, возникающие при обработке сплава. В качестве конкретного примера будем использовать нержавеющую сталь.
Ее обработка сопряжена со следующими проблемами:
- В зоне нагрева возникают пластические деформации, стружка налипает на инструмент
- Низкая теплопроводность в совокупности с нагревом в зоне обработки приводит к перепаду температур в теле заготовки, образованию термотрещин и ее короблению
- Склонность к самоупрочнению стали в области воздействия инструмента влечет за собой интенсивный износ последнего, так что он должен быть сделан из высокопрочных материалов
- В состав нержавеющей стали входят карбиды, абразивные характеристики которых активно влияют на режущую способность инструмента и сокращают срок его службы
Использование правильно выбранной СОЖ позволяет предотвратить брак выпускаемой продукции и увеличить эксплуатационный ресурс инструмента.
Источник изображения: Hywit Dimyadi / www.shutterstock.com
Особенности СОЖ для стали
Чтобы снизить трение при обработке стали, нужно воспользоваться СОЖ, которая одинаково хорошо охлаждает и смазывает поверхности заготовки и инструмента, а также убирает стружку из зоны резания.
В составе такой жидкости присутствуют смазочные компоненты. Они формируют устойчивую пленку, которая разделяет заготовку и режущую кромку инструмента. За счет этого снижается коэффициент трения в месте контакта поверхностей. Тут крайне важны вязкостные свойства СОЖ.
Вода, имеющаяся в составе рабочих жидкостей, активно отводит тепло. Такой эффект достигается благодаря ее теплопроводности и постоянной циркуляции. Это позволяет уменьшить вероятность брака от местного перегрева заготовки.
Моющие свойства СОЖ позволяют удалять стружку и другие отходы обработки из зоны резания, а затем уносить их в отстойник.
Рабочая жидкость, применяемая при обработке сталей, должна выполнять и дополнительные функции. С этой целью ее состав усиливают различными функциональными добавками.
Так, например, антикоррозионная добавка позволяет продукту защищать стали (углеродистые, а также состоящие из хрома менее чем на 11 %) от ржавчины.
Противозадирные присадки формируют дополнительный барьер между трущимися поверхностями. Такие добавки предотвращают прилипание материала заготовки к инструменту, что позволяет избежать появления брака изготавливаемой продукции.
Противоизносные присадки замедляют стачивание режущей кромки и снижают интенсивность ее износа.
На что обращать внимание при выборе СОЖ для стали?
Чтобы подобрать оптимальную СОЖ для применения при обработке стали, нужно учитывать следующие факторы:
- Параметры обрабатываемого материала
- Вид технологической операции
- Скорость обработки
- Способ подачи СОЖ
- Непрерывность обработки
Решение об использовании той или иной СОЖ на предприятии принимает технолог. Именно он сопоставляет требования технологического процесса и заявленные параметры продукта.
СОЖ бывают и универсальными, то есть предназначенными для применения сразу при нескольких видах технологических операций с различными металлами и сплавами.
EFELE CF-640 – водосмешиваемая СОЖ универсального применения
Водосмешиваемая СОЖ EFELE CF-640 от компании "Эффективный Элемент" предназначена для использования при обработке различных металлов и сплавов (в том числе труднообрабатываемых нержавеющих и высоколегированных сталей).
Благодаря своему составу продукт обладает смазочными, охлаждающими и моющими свойствами. Данная СОЖ производится без добавления хлора, формальдегидов и вторичных аминов, что делает ее безопасной для персонала предприятия.
При применении в рекомендованных концентрациях (для различных видов обработки рекомендуются определенные концентрации СОЖ) EFELE CF-640 обеспечивает надежную защиту оборудования и изготавливаемой продукции от коррозии.
Противозадирные добавки в составе СОЖ обеспечивают точность обработки и высокое качество поверхностей производимых изделий. Продукт обладает отличной устойчивостью к биопоражениям и пенообразованию.
EFELE CF-640 подходит для применения при обработке алюминия, меди и ее сплавов, сталей (в том числе высоколегированной и нержавеющей), чугуна, а также может использоваться при резании заготовок из титана.
Выпускается это средство в фасовках по 18 кг, 180 кг и 900 кг.
