Rustfrit stål anvendes i vid udstrækning i maskinindustrien og findes almindeligvis i fødevareudstyr, medicinsk udstyr, bildele, kemisk udstyr og præcisionsmaskiner. Sammenlignet med almindeligt kulstofstål er rustfrit stål dog meget vanskeligere at bearbejde under drejeoperationer. I mange værksteder fører bearbejdning af rustfrit stål ofte til problemer såsom hurtig værktøjsslid, dårlig overfladefinish, vibrationer, ustabile dimensioner og vanskelig spånfjerning. Hvis skæreparametre og værktøjsvalg ikke er passende, kan der også let opstå deformationshærdning og værktøjsafskalning. Forståelse af de almindelige vanskeligheder ved drejning i rustfrit stål hjælper med at forbedre bearbejdningseffektiviteten og emnekvaliteten.
Hvorfor er rustfrit stål svært at bearbejde?
Vanskeligheden ved at bearbejde rustfrit stål er tæt forbundet med materialets fysiske egenskaber. Sammenlignet med almindeligt stål genererer rustfrit stål mere varme- og skæremodstand under bearbejdning, hvilket stiller højere krav til skæreværktøjer og maskinens stivhed.
Stærk materialesejhed
Rustfrit stål har høj sejhed, hvilket gør spånbrydning vanskelig under skæreoperationer. Spåner har en tendens til at danne lange, kontinuerlige tråde, der let vikles rundt om værktøjet og emnet.
Almindelige effekter omfatter:
- Vanskelig spånafgang
- Øget værktøjstemperatur
- Ridser på emnets overflade
- Reduceret bearbejdningsstabilitet
Dette problem bliver endnu mere mærkbart under dybhulsbearbejdning og drejning af slanke aksler.
Dårlig varmeledningsevne
Rustfrit stål har lavere varmeledningsevne end almindeligt kulstofstål, hvilket gør det vanskeligt at forsvinde hurtigt ved skæring.
En stor mængde varme koncentreres omkring:
- Den skærende kant
- Skærekontaktområdet
- Emneoverfladen
Denne situation fremskynder værktøjsslid og øger risikoen for afskalning af kant.
Svær arbejdshærdning
Rustfrit stål hærder let under bearbejdning. Når skæreværktøjet gentagne gange gnider mod emnets overflade, øges materialets hårdhed gradvist.
Efter hærdning af arbejdstemperatur kan problemerne omfatte:
- Øget skæremodstand
- Hurtigere værktøjsslid
- Dårlig overfladefinish
- Dimensionel ustabilitet
Dette problem bliver mere alvorligt, når skæredybden er for lille.
Almindelige problemer ved drejning i rustfrit stål
Under faktiske drejeoperationer forårsager rustfrit stål ofte adskillige typiske bearbejdningsvanskeligheder. Hvis bearbejdningsforholdene ikke justeres i tide, kan produktionseffektiviteten falde betydeligt.
Hurtig værktøjsslid
Bearbejdning af rustfrit stål genererer høje skæretemperaturer, mens selve materialet har stærke klæbeegenskaber. Som følge heraf er værktøjslevetiden normalt kortere end ved bearbejdning af almindeligt stål.
Almindelige slidforhold omfatter:
- Hurtig flankeslitage
- Skærekantsflisning
- Kraterslid på spånfladen
- Afskalning af belægning
Værktøjsslid bliver endnu mere alvorligt under højhastighedsbearbejdning.
Opbygget kantdannelse
Under bearbejdning af rustfrit stål hæfter materialet let til skærekanten og danner en ophobet kant.
Denne situation kan føre til:
- Overfladeafskrabninger på emnet
- Ustabile dimensioner
- Unormal skærestøj
- Ujævn skærekraft på værktøjet
Når den ophobede kant knækker gentagne gange, kan den også ridse emnets overflade.
Alvorlige vibrationsproblemer
Rustfrit stål genererer relativt store skærekræfter. Hvis maskinens stivhed er utilstrækkelig, eller værktøjets udhæng er for langt, kan der let opstå vibrationer.
Efter vibrationer opstår, omfatter almindelige problemer:
- Overfladebølger
- Øget bearbejdningsstøj
- Reduceret dimensionsnøjagtighed
- Forkortet værktøjslevetid
Dette problem bliver især tydeligt ved bearbejdning af slanke aksler.
Sådan forbedres stabiliteten i drejeprocessen i rustfrit stål
Selvom bearbejdning af rustfrit stål er vanskelig, kan korrekte bearbejdningsjusteringer forbedre stabiliteten og bearbejdningskvaliteten betydeligt.
Vælg passende værktøjsmaterialer
Bearbejdning af rustfrit stål kræver normalt skær med stærk varmebestandighed.
Almindeligt anvendte værktøjer omfatter:
- Belagte hårdmetalindsatser
- Indsatser designet specielt til rustfrit stål
- Skærkvaliteter med høj sejhed
Skærets spånvinkel er ofte designet skarpere for at reducere skæremodstanden.
Optimer skæreparametre
Skæreparametrene skal forblive stabile under bearbejdning af rustfrit stål.
Maskinbearbejdningsoperationer omfatter normalt:
- Kontrol af skærehastighed
- Undgå for små skæredybder
- Vedligeholdelse af kontinuerlig skæring
- Reducerer unødvendig gnidning under tomgangspassager
For høje parametre kan forårsage værktøjsafskalning, mens parametre, der er for lave, kan øge deformationshærdningen.
Forbedre køling og spånafledning
Kølevæske er ekstremt vigtig ved bearbejdning af rustfrit stål.
Effektiv køling kan:
- Lavere værktøjsspidstemperatur
- Reducer dannelse af ophobede kanter
- Forbedr værktøjets levetid
- Forbedr overfladekvaliteten
Samtidig skal spånafgangen forblive jævn for at forhindre spånsammenfiltring.
Bearbejdningsforskelle mellem rustfrit stålkvaliteter
Forskellige rustfri stålkvaliteter viser også betydelige forskelle i bearbejdningsydelsen. Under den faktiske bearbejdning bør værktøjer og parametre justeres i henhold til materialets egenskaber.
Austenitisk rustfrit stål
Austenitiske rustfrie ståltyper som 304 og 316 er de mest anvendte.
Bearbejdningsegenskaber omfatter:
- Høj sejhed
- Stærk tendens til at holde fast i værktøjer
- Alvorlig arbejdshærdning
- Vanskelig spånafgang
Skarpe skæreværktøjer og stabile køleforhold er særligt vigtige.
Martensitisk rustfrit stål
Martensitisk rustfrit stål har en relativt høj hårdhed.
Almindelige bearbejdningsproblemer omfatter:
- Hurtigt slid på værktøjet
- Høj skæremodstand
- Øget risiko for kantafskalning
Der kræves normalt mere slidstærke skæreværktøjer.
Ferritisk rustfrit stål
Ferritisk rustfrit stål har generelt bedre bearbejdelighed.
Sammenlignet med austenitisk rustfrit stål:
- Deformationshærdning er lettere
- Skæremodstanden er lavere
- Spånafgang er nemmere
Værktøjstemperaturkontrol er dog stadig vigtig under højhastighedsbearbejdning.
Almindelige fejl ved drejning i rustfrit stål
Mange bearbejdningsværksteder bruger de samme parametre for rustfrit stål som for almindeligt stål, hvilket ofte forværrer bearbejdningsproblemer.
Almindelige fejl omfatter:
- Skæredybden er indstillet for lille
- Fortsættelse af bearbejdning med slidte værktøjer
- Utilstrækkelig kølevæskeforsyning
- Lange perioder med kontinuerlig højhastighedsskæring
- Manglende fjernelse af spåner i tide
Nogle operatører reducerer bevidst skærehastigheden for at mindske værktøjsslid, men for lave hastigheder kan også øge dannelsen af ophobet kant og hærdning. Bearbejdning af rustfrit stål kræver stabile og kontinuerlige skæreforhold snarere end gentagen stop og overdreven gnidning mod emnets overflade.
