به منظور تغییر خواص فولاد و سهولت در فرآوری، معمولاً قبل از تکمیل فرآیند مکانیکی، مقداری عملیات و فرآیند اضافی انجام می شود.سخت شدن مواد قبل از پردازش، زمان پردازش را طولانی تر می کند و سایش ابزار را افزایش می دهد، اما فولاد را می توان پس از پردازش برای افزایش استحکام یا سختی محصول نهایی درمان کرد.در زیر برخی از فناوری های رایج پردازش فولاد آورده شده است.
حرارت درمانی
عملیات حرارتی به چندین فرآیند مختلف اشاره دارد که شامل دستکاری دمای فولاد برای تغییر خواص مواد آن است.یک مثال آنیلینگ است که برای کاهش سختی و افزایش شکلپذیری استفاده میشود و ماشینکاری فولاد را آسانتر میکند.فرآیند بازپخت فولاد را به آرامی تا دمای مورد نظر گرم می کند و آن را برای مدتی نگه می دارد.زمان و دمای مورد نیاز به آلیاژ خاص بستگی دارد و با افزایش محتوای کربن کاهش می یابد.در نهایت، فلز به آرامی در کوره خنک می شود یا توسط مواد عایق احاطه می شود.
نرمال کردن عملیات حرارتی می تواند تنش داخلی در فولاد را کاهش دهد، در حالی که مقاومت و سختی بالاتری نسبت به فولاد بازپخت حفظ می کند.در فرآیند نرمال سازی، فولاد تا دمای بالا گرم می شود و سپس با هوا خنک می شود تا سختی بالاتری به دست آید.
فولاد کوئنچ شده یکی دیگر از فرآیندهای عملیات حرارتی است.درست حدس زدید، می تواند فولاد را سخت کند.همچنین استحکام را افزایش می دهد، اما باعث شکننده تر شدن مواد نیز می شود.فرآیند سخت شدن عبارت است از گرم کردن آهسته فولاد، خیساندن آن در دمای بالا و سپس سرد شدن سریع آن با غوطه ور کردن آن در مایعاتی مانند آب، روغن یا محلول های شور.
در نهایت، فرآیند عملیات حرارتی معتدل برای کاهش برخی شکنندگی ناشی از سخت شدن فولاد استفاده می شود.تمپر کردن و نرمال کردن فولاد تقریباً یکسان است: آن را به آرامی گرم می کنید، آن را در دمای انتخاب شده نگه می دارید و سپس فولاد را با هوا خنک می کنید.تفاوت در این است که تمپر کردن در دمای پایین تری نسبت به سایر فرآیندها انجام می شود که باعث کاهش شکنندگی و سختی فولاد سکوریت شده می شود.
سخت شدن بارش
سخت شدن بارش باعث بهبود استحکام تسلیم فولاد می شود.برخی از گریدهای فولاد ضد زنگ ممکن است حاوی PH در نامگذاری باشند، به این معنی که آنها دارای خواص سخت شدن بارش هستند.تفاوت اصلی بین فولادهای سخت کننده بارشی این است که آنها دارای عناصر اضافی هستند: مس، آلومینیوم، فسفر یا تیتانیوم.بسیاری از آلیاژهای مختلف در اینجا امکان پذیر است.به منظور فعال سازی ویژگی های سخت شدن بارش، فولاد به شکل نهایی در می آید و سپس فرآیند سخت شدن سن انجام می شود.فرآیند سخت شدن با پیری، ماده را برای مدت طولانی گرم می کند و باعث می شود عناصر اضافه شده رسوب کنند - ذرات جامد با اندازه های مختلف را تشکیل می دهند تا استحکام مواد را افزایش دهند.
17-4PH (همچنین به عنوان فولاد 630 نیز شناخته می شود) یک نمونه رایج از درجه سخت شدن بارندگی فولاد ضد زنگ است.این آلیاژ حاوی 17 درصد کروم، 4 درصد نیکل و 4 درصد مس است که برای سخت شدن بارندگی مفید است.با توجه به افزایش سختی، استحکام و مقاومت در برابر خوردگی بالا، 17-4PH برای سکوهای هلیدک، پره های توربین و درام های زباله هسته ای استفاده می شود.
کار سرد
خواص فولاد نیز بدون اعمال حرارت زیاد قابل تغییر است.به عنوان مثال، فولاد سرد کار شده توسط فرآیند سخت کاری قوی تر می شود.سخت شدن کار زمانی اتفاق می افتد که یک فلز دچار تغییر شکل پلاستیکی شود.این را می توان عمداً با چکش زدن، غلتاندن یا کشیدن فلز انجام داد.اگر ابزار برش یا قطعه کار بیش از حد داغ شود، سخت شدن کار نیز می تواند به طور ناخواسته در حین ماشینکاری رخ دهد.کار سرد همچنین می تواند ماشینکاری فولاد را بهبود بخشد.فولاد کم کربن برای کار سرد بسیار مناسب است.
اقدامات احتیاطی برای طراحی سازه های فولادی
هنگام طراحی قطعات فولادی، مهم است که خواص منحصر به فرد مواد را به خاطر بسپارید.ویژگیهایی که آن را برای کاربرد شما بسیار مناسب میسازد ممکن است نیاز به توجه بیشتری به طراحی برای ساخت (DFM) داشته باشد.
به دلیل سختی مواد، پردازش فولاد نسبت به سایر مواد نرم تر مانند آلومینیوم یا برنج زمان بیشتری می برد.شما می توانید با کاهش سرعت اسپیندل و سرعت تغذیه از قطعات و ابزار خود محافظت کنید.
حتی اگر خودتان ماشین کاری نکنید، باز هم باید نوع فولاد مناسب برای پروژه را انتخاب کنید، نه تنها با توجه به سختی و استحکام، بلکه با توجه به تفاوت در ماشین کاری.به عنوان مثال، زمان پردازش فولاد ضد زنگ حدود دو برابر فولاد کربنی است.هنگام تعیین گریدهای مختلف، همچنین لازم است در نظر بگیرید که کدام خواص مهمتر هستند و کدام آلیاژهای فولادی به راحتی در دسترس هستند.نمرات رایج، مانند فولاد ضد زنگ 304 یا 316، طیف وسیع تری از اندازه های موجودی را برای انتخاب دارند و به زمان کمتری برای یافتن و خرید نیاز دارند.
با توجه به کاربرد گسترده فولاد پردازش CNC و خواص فیزیکی قوی آن، فولاد به ماده ترجیحی برای ساخت قطعات تبدیل شده است.هنگام طراحی قطعات فولادی پردازش CNC، لطفاً به یاد داشته باشید که خواص مورد نیاز خود را با توجه به ماشین کاری مواد متعادل کنید.