يأتي الفولاذ بأشكال عديدة: الأشكال الهندسية المختلفة للألواح المعدنية ، واللوحات ، والحانات والعوارض ، والأنابيب ، وبالطبع المواد الخام الصلبة المستخدمة في تصنيع CNC من الصلب. يتم استخدام الصلب في العديد من التطبيقات والعديد من الصناعات ، لذلك من المنطقي أن يكون هناك العديد من أنواع الصلب المختلفة. ولكن ما هو الفرق بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربون المنخفض؟ الآلات الحرة والأدوات الصلب؟ في هذه المقالة ، ستتعرف على العديد من أنواع الفولاذ المصنعة وكيفية معالجة أنواع الصلب CNC بنجاح.
ما هو الصلب؟
الصلب مصطلح واسع لسبائك الحديد والكربون. يحدد محتوى الكربون (0.05 ٪ -2 ٪ بالوزن) وإضافة عناصر أخرى سبيكة محددة من الصلب وخصائص المواد. تشمل عناصر السبائك الأخرى المنغنيز والسيليكون والفوسفور والكبريت والأكسجين. يزيد الكربون من صلابة الصلب في نفس الوقت ، يمكن إضافة عناصر أخرى لتحسين مقاومة التآكل أو قابلية العمل. عادة ما يكون محتوى المنغنيز أعلى (ما لا يقل عن 0.30 ٪ إلى 1.5 ٪) لتقليل هشاشة الصلب وزيادة قوته.
قوة وصلابة الصلب هي واحدة من أكثر خصائصها شعبية. هذا هو جعل الصلب مناسبًا لتطبيقات البناء والنقل ، لأنه يمكن استخدام هذه المادة لفترة طويلة تحت الأحمال الثقيلة والمتكررة. بعض سبائك الفولاذ ، وهي أصناف الفولاذ المقاوم للصدأ ، مقاومة للتآكل ، مما يجعلها الخيار الأفضل للأجزاء التي تعمل في البيئات القاسية.
ومع ذلك ، فإن هذه القوة والصلابة سوف تمتد أيضًا وقت الآلات وزيادة ملابس الأدوات. الصلب مادة عالية الكثافة ، مما يجعلها ثقيلة للغاية بالنسبة لتطبيقات معينة. ومع ذلك ، فإن الصلب لديه نسبة عالية من القوة إلى الوزن ، وهذا هو السبب في أنها واحدة من المعادن الأكثر شيوعا في التصنيع. في عملية التصنيع الخاصة بنا ، نستخدم غالبًا الفولاذ المقاوم للصدأ المواد الخام
إكسسوارات معدنية الأجزاء.
نوع الصلب
دعونا نناقش العديد من أنواع الصلب. كما الصلب ، يجب إضافة الكربون إلى الحديد. ومع ذلك ، سيختلف محتوى الكربون ، مما يؤدي إلى تغييرات كبيرة في أدائها. يشير الفولاذ الكربوني عادةً إلى الفولاذ غير الفولاذ المقاوم للصدأ ، ويتم تحديده من خلال درجة الفولاذ المكونة من 4 أرقام ، بشكل أكبر على نطاق أوسع ، فولاذ منخفض الكربون أو الصلب الكربوني المتوسط أو الفولاذ الكربوني العالي.
الصلب الكربون المنخفض: محتوى الكربون أقل من 0.30 ٪ (بالوزن)
الصلب الكربون المتوسط: 0.3-0.5 ٪ محتوى الكربون
فولاذ كربون مرتفع: 0.6 ٪ وما فوق
يتم تمثيل عناصر السبائك الرئيسية للصلب بالرقم الأول في الصف المكون من أربعة أرقام. على سبيل المثال ، سيكون لأي من الصلب 1xxx ، مثل 1018 ، الكربون كعنصر رئيسي لسبائك. 1018 الصلب يحتوي على 0.14-0.20 ٪ من الكربون وكميات صغيرة من الفوسفور والكبريت والمنغنيز. تستخدم هذه السبائك للأغراض العامة بشكل شائع لتصنيع الحشيات والأعمدة والتروس والدبابيس.
يخضع الفولاذ الكربوني السهل العمليات إلى إعادة فوسفات وإعادة الفوسفات لكسر الرقائق إلى قطع أصغر. هذا يمنع الرقائق الطويلة أو الكبيرة من التشابك مع الأداة أثناء القطع. يمكن أن يؤدي الصلب القابل للآلات إلى تسريع وقت المعالجة ، ولكنه قد يقلل من ليونة ومقاومة التأثير.
الفولاذ المقاوم للصدأ
يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على الكربون ، ولكنه يحتوي أيضًا على حوالي 11 ٪ من الكروم ، مما يزيد من مقاومة التآكل للمادة. المزيد من الكروم يعني أقل الصدأ! يمكن أن تؤدي إضافة النيكل أيضًا إلى تحسين مقاومة الصدأ وقوة الشد. بالإضافة إلى ذلك ، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بمقاومة جيدة للحرارة وهو مناسب للتطبيقات الفضائية والتطبيقات الأخرى في البيئات القاسية.
وفقًا للبنية البلورية للمعادن ، يمكن تقسيم الفولاذ المقاوم للصدأ إلى خمسة أنواع. الأنواع الخمسة هي أوستنيت ، الفريت ، مارتينيت ، دوبلكس وتصلب هطول الأمطار. يتم تحديد درجات الفولاذ المقاوم للصدأ بثلاثة أرقام بدلاً من أربعة أرقام. يمثل الرقم الأول التركيب البلوري وعناصر صناعة السبائك الرئيسية.
على سبيل المثال ، 300 سلسلة من الفولاذ المقاوم للصدأ هي سبيكة كروم نيكل أوستنيتي. 304 الفولاذ المقاوم للصدأ هو الدرجة الأكثر شيوعا ، والمعروفة أيضا باسم 18/8 لأن محتوى الكروم هو 18 ٪ ومحتوى النيكل 8 ٪. 303 الفولاذ المقاوم للصدأ هو نسخة مجانية للآلات من 304 الفولاذ المقاوم للصدأ. إن إضافة الكبريت يقلل من مقاومة التآكل ، لذا فإن النوع 303 من الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر عرضة للصدأ من النوع 304.
يمكن استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ في مجموعة واسعة من الصناعات. يمكن استخدام النوع 316 من الفولاذ المقاوم للصدأ للمعدات الطبية ، مثل أجزاء الصمام في الآلات وخطوط الأنابيب ، بعد المعالجة المناسبة. 316 يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا في المكسرات والمسامير ، والتي يستخدم الكثير منها في صناعات الفضاء والسيارات. 303 يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ للتروس والأعمدة والأجزاء الأخرى اللازمة للطائرات والسيارات.
أداة الصلب
يتم استخدام Tool Steel لتصنيع الأدوات لمختلف عمليات التصنيع ، بما في ذلك الصب المميت ، وصبر الحقن ، والختم والقطع. هناك العديد من سبائك الصلب الأدوات المختلفة التي يمكن استخدامها لتطبيقات مختلفة ، ولكنها معروفة جميعها بصدمتها. يمكن لكل واحد منهم تحمل التآكل للاستخدامات المتعددة (يمكن أن يقاوم القالب الصلب المستخدم في صب الحقن مليون مرة أو أكثر من المادة) ، ولديه مقاومة عالية في درجة الحرارة.
التطبيق الشائع لصلب الأدوات هو قوالب الحقن ، والتي تتم معالجتها بواسطة CNC الصلب الصلب لإنتاج أجزاء إنتاج أعلى جودة. عادةً ما يتم اختيار الصلب H13 بسبب خصائصه الحرارية الجيدة التي يمكن أن تقاوم القوة والصلابة تحمل التعرض على المدى الطويل لدرجات الحرارة القصوى. يعتبر قالب H13 مناسبًا جدًا لمواد صب الحقن المتقدمة مع درجة حرارة انصهار عالية ، لأنه يوفر عمر العفن أطول من غيره من 500000 إلى مليون مرة. في الوقت نفسه ، S136 هو الفولاذ المقاوم للصدأ ، مع عمر القالب أكثر من مليون مرة. يمكن تلميع هذه المادة إلى أعلى مستوى وتستخدم في التطبيقات الخاصة حيث يلزم الوضوح البصري العالي.
معالجة الصلب
بعض الخصائص الأكثر فائدة للصلب تأتي من خطوات معالجة ومعالجة إضافية. يمكن تنفيذ هذه الطرق قبل المعالجة لتغيير خصائص الصلب وجعل الصلب أسهل في معالجته. تذكر أن تصلب المادة قبل أن يمتد الآلات وقتًا للآلات وزيادة تآكل الأدوات ، ولكن يمكن علاج الصلب بعد التصنيع لزيادة قوة أو صلابة المنتج النهائي. ومع ذلك ، من المهم التفكير قبل أي علاجات مخططة تحتاج إلى تطبيقها لتحقيق الخصائص اللازمة لأجزائك.
المعالجة الحرارية
تشير المعالجة الحرارية إلى العديد من العمليات المختلفة التي تنطوي على معالجة درجة حرارة الصلب لتغيير خصائص المواد. مثال على ذلك هو الصلب ، والذي يستخدم لتقليل صلابة وزيادة ليونة ، مما يجعل معالجة الصلب أسهل. تقوم عملية الصلب ببطء بتسخين الصلب إلى درجة الحرارة المطلوبة وتحافظ عليها لفترة من الوقت. يعتمد الوقت ودرجة الحرارة المطلوبة على سبيكة محددة وانخفاض مع زيادة محتوى الكربون. أخيرًا ، يبرد المعدن ببطء في الفرن أو محاط بمواد عازلة.
يمكن أن يؤدي تطبيع المعالجة الحرارية إلى القضاء على الإجهاد الداخلي في الصلب مع الحفاظ على قوة وصياغة أعلى من الصلب الصلب. أثناء عملية التطبيع ، يتم تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة عالية ثم يتم تبريد الهواء للحصول على صلابة أعلى.
الفولاذ المتصلبة هي عملية أخرى لمعالجة الحرارة ، لقد خمنت ذلك ، فهي تصلب الفولاذ. كما أنه سيزيد من القوة ، لكنه سيجعل المواد أكثر هشاشة. تتضمن عملية التصلب تسخين الفولاذ ببطء ، والاستمتاع بها في درجات حرارة عالية ، ثم غمر الفولاذ في الماء أو الزيت أو محلول محلول ملحي للتبريد السريع.
أخيرًا ، يتم استخدام عملية المعالجة الحرارية المتداعية لتقليل هشاشة الصلب المطفأ. الصلب المقسى متطابق تقريبًا للتطبيع: يتم تسخينه ببطء إلى درجة حرارة محددة ، ثم يتم تبريد الفولاذ. الفرق هو أن درجة حرارة التخفيف أقل من العمليات الأخرى ، مما يقلل من هشاشة وصلابة الصلب المقسى.
تصلب هطول الأمطار
تصلب هطول الأمطار يزيد من قوة الغلة من الصلب. قد تتضمن درجات معينة من الفولاذ المقاوم للصدأ قيمة درجة الحموضة في الاسم ، مما يعني أن لديهم خصائص تصلب هطول الأمطار. الفرق الرئيسي بين فولاذ تصلب هطول الأمطار هو أنها تحتوي على عناصر إضافية: النحاس أو الألومنيوم أو الفوسفور أو التيتانيوم. هناك العديد من السبائك المختلفة هنا. من أجل تنشيط خصائص تصلب هطول الأمطار ، يتم تشكيل الفولاذ في الشكل النهائي ثم يتعرض لعلاج تصلب العمر. تسخين عملية تصلب الشيخوخة المادة لفترة طويلة لترسيب العناصر المضافة وتشكيل جزيئات صلبة ذات أحجام مختلفة ، مما يزيد من قوة المادة.
17-4PH (المعروف أيضًا باسم 630 Steel) هو مثال شائع على درجات تصلب هطول الأمطار للفولاذ المقاوم للصدأ. تحتوي السبائك على 17 ٪ من الكروم و 4 ٪ النيكل ، ونحاس 4 ٪ ، مما يساعد على تصلب هطول الأمطار. بسبب زيادة الصلابة والقوة ومقاومة التآكل العالية ، يتم استخدام 17-4ph في منصات سطح الهليكوبتر وشفرات التوربينات وبراميل النفايات النووية.
العمل البارد
يمكن أيضًا تغيير خصائص الصلب دون تطبيق الكثير من الحرارة. على سبيل المثال ، يصبح الفولاذ المصنوع من البرودة أقوى من خلال عملية تصلب العمل. عندما يكون المعدن مشوهًا بلطفًا ، يحدث تصلب العمل. يمكن تحقيق ذلك عن طريق المطرقة أو المتداول أو رسم المعدن. أثناء المعالجة ، إذا تم ارتفاع درجة حرارة الأداة أو الشغل ، فسيحدث تصلب العمل بشكل غير متوقع أيضًا. يمكن للعمل البارد أيضًا تحسين قابلية عمل الصلب. الفولاذ الطري مناسب جدًا للعمل البارد.
احتياطات لتصميم هيكل الصلب
عند تصميم الأجزاء الفولاذية ، من المهم أن تتذكر الخصائص الفريدة للمادة. قد تتطلب الخصائص التي تجعلها مناسبة جدًا للتطبيق مراعاة إضافية للتصنيع (DFM).
بسبب صلابة المادة ، تستغرق معالجة الفولاذ وقتًا أطول من مواد أخرى أكثر ليونة (مثل الألومنيوم أو النحاس). تحتاج إلى استخدام إعدادات الجهاز الصحيحة لتحسين جودة الآلات وتقليل تآكل الأدوات. في الممارسة العملية ، يعني هذا أبطأ سرعات المغزل ومعدلات التغذية لحماية الأجزاء والقوالب.
حتى لو لم تقم بالمعالجة نفسها ، فلا يزال يتعين عليك تقييم درجة الصلب المناسبة لمشروعك ، ليس فقط من حيث الصلابة والقوة ، ولكن أيضًا في النظر في الاختلافات في قابلية التشغيل. على سبيل المثال ، يكون وقت معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ ضعف ما يقرب من ضعف الصلب الكربوني. عند اتخاذ قرار بشأن درجات مختلفة ، عليك أيضًا التفكير في السمات التي هي أعلى أولوية وأي سبائك فولاذية متوفرة بسهولة. الدرجات الشائعة الاستخدام ، مثل 304 أو 316 من الفولاذ المقاوم للصدأ ، لديها مجموعة واسعة من أحجام الأسهم للاختيار من بينها ، ويستغرق الأمر وقتًا أقل للعثور والشراء.
-------------------------------------------------نهاية-----------------------------------------------------
تحرير بواسطة ريبيكا وانغ
