Computer-Aided-Design

Korrózióálló acélok forgácsolása

      A korrózióálló acél minden, legalább 10,5% krómot tartalmazó vasötvözetek csoportjának elnevezése. Tulajdonságaiknak javítása éredkében további ötvöző anyagokat tartalmazhatnak. Az így léterjött acélok, egyedülálló "öngyógyító" tulajdonsággal rendelkeznek. Az ötvöző elemek miatt, a felületeken, rendkívül vékony, 1-5 nanométer vastagságú védőréteg alakul ki az oxigén, és nedvesség hatására, amely megvédi a további korróziótól. Ezen acélok korrózióállásának kulcsa az, hogy a védőréteg,/ megsérülése esetén/, igen gyorsan megjavítja önmagát, feltéve, hogy oxigén és nedvesség rendelkezésre áll, így a passzív állapot ismételten létrejön. /Bizonyos körülmények között, ez a passzív állapot megszűnhet, ami a korrózió kialakulását hozza magával./

     Összetételük szerint, a korrózióálló acélokat ferrites, martenzites, ausztenites, és ausztenites-ferrites, /duplex/ osztályokba sorolják. Korrózióállóságban, mechanikai tulajdonságaikban / ötvöző anyag összetételük okán/ külömböznek egymástól.

     Ferrites korrózióálló acél

     Korlátozott szívóssággal rendelkeznek, korrózióállóságuk viszonylag alacsony, jó a mélyhúzási tulajdosságuk, vastagabb anyagok /3mm felett/ hegesztési szilárdsága nem megfelelő, mágnesezhetőek, polírozhatóak.

     Martenzites korrózióálló acél

     Hőkezelhetőek /edzhetők, lágyíthatók/ , korrózióálló képességük alacsony, /ami a hőmérséklet növekedésével/ csökken, magas kopásállósággal, és éltartóssággal rendelkeznek, polítozhatóak, mágnesezhetőek.

     Ausztenites korrózióálló acél    A leggyakrabban alkalmazott acélfajta.

     Korrózióállóságuk kiváló, igen jól megmunkálhatóak, nem mágnesezhetők, feltételekkel hegeszthetőek.

     Duplex korrózióálló acél

     Szövetszerkezetükben az ausztenit, és a ferrit is jelen van. A ferrit javítja a korrózióállóságot, az auszteni biztosítja az anyag szívósságát, alakíthatóságát hegeszthetőségét, kiválló korrózióállósággal rendelkezik.

     Ausztenites korrózióálló acél megmunkálása

      A korrózióálló acélokat, többféle mechanikus és termikus eljárással munkálják meg. Figyelembe kell venni az anyag eltérő tulajdonságait, a nagy szakadási nyúlást, a rossz hővezető képességet. A nikkel és egyéb ötvöző elemek az ausztenites korrózióálló acélokban növelik a keménységet, szilárdságot, deformációs ellenállást és termikus tulajdonságokat, amelyek csökkentik a megmunkálhatóságot. 

     A közelmúltig az ausztenites korrózióálló acél megmunkálása nem volt eléggé ismert.  Azt feltételezték, hogy mivel az ötvözetek erősebbek, a mechanikus vágóerőknek nagyobbaknak kell lennie, negatív geometriájú eszközöket kell alkalmazni, csökkentett vágási paraméterekkel. Ez a megközelítés azonban rövid szerszám élettartamot, a megmunkálás közben a felület felkeményedését eredményezi. Ami a sorozatgyártásnál méret különbséget / a munkadarab túlmelegedése deformációt okozhat/, nem megfelelő felületi érdességet és nem kívánt rezgéseket eredményez. /Meg kell jegyezni, hogy némely szerszámforgalmazó szerszám ajánlatai, máig sem mindig helyesek/. 

     A valóságban az ausztenites korrózióálló acél forgácsolásában részt vevő vágóerők nem sokkal magasabbak, mint amelyek a hagyományos acélok megmunkálására jellemzőek. 

     A korrózióálló acélok megmunkálására gyorsacél (HSS) (kovácsolt vagy szinterezett), vagy karbid anyagú forgácsoló szerszámok használhatók.

     Wolfram, molibdén HSS anyagú szerszám 

     Ezek jól használhatóak a nagy előtolású és alacsony fordulatszámú megmunkálási műveletekben, ahol változó vágóél-feszültségek alakulnak ki. 
A volfrám típusok, kopásállóságuk és keménységük miatt alkalmasak. A molibdén HSS-t szélesebb körben használják. Megfelel marószerszámok anyagának, ahol a keménység és szilárdság kombinációja szükséges az alacsonyabb vágási sebességnél. A kobaltos gyorsacél, a gyorsacél hagyományos ötvözőin kívül, /wolfram, molibdén/ kobaltot is tartalmaz.  A kobalt jó hővezető képessége révén a forgácsoláskor keletkező hőt, gyorsabban vezeti el a szerszám élétől, ezáltal lassítja a kopást. 

    Karbid, kerámia alapú szerszám

     Nagyobb forgácsolási teljesítményeket, lehet elérni a keményfém, és kerámia alapú szerszám betétek alkalmazásával. A keményfém lapkák, teljes egészében fémkarbid ötvözőkből, és kötőanyagból állnak. A fémkarbidok adják a lapka keménységét, míg a kötőanyag a szívósságot javítja. Három alap csoportjuk van, amelyeket színekkel jelölnek. Vörös szín: általában wolfram karbidot tartalmaz, kék szín: titán-wolfram karbid, sárga szín: titán-tantál-volfram karbid alapú, ez utóbbi javasolt az ausztenites korrózióálló acélok forgácsolásához. A kerámia lapkák alapanyaga tiszta alumíniumoxid (Al₂O₃), amit por alakban lapkákká sajtolnak, és égetve zsugorítanak. Az ilyen anyagok nagy keménységűek és kb. 900 °C-ig éltartóak. Hátrányuk, hogy nagyon ridegek, ezért hajlítószilárdságuk csekély, köszörülésük nehéz. Kis előtolással és nagy forgácsolási sebességgel kell velük dolgozni.

     A cermet, a kerámia rendkívüli keménységét és kopásállóságát megőrzi, a molibdén-nikkel  hordozó alap a kerámia hátrányos tulajdonságát a ridegséget javítja. Él tartóssága, kopásállósága lényegesen jobb még a bevonatos keményfémekénél is, hiszen a bevonat kopása, sérülése után az alap keményfém, védelem nélkül marad. A cermet lapkával végzett forgácsolással, igen jó minőségű felületek állíthatók elő.                                                                                                                                        Az ausztenites korrózióálló acél forgácsolásánál minden esetben ügyelni kell, hogy éles szerszámot haszáljunk. A tompa élű szerszámmal végzett forgácsolás esetében, nem csak a forgácsolási erők növekedésével kell számolni, hanem az anyag felkenődésével, a forgácsolási zónában megemelkedett hőmérséklettel is.              Az ausztenites korrózióálló acél rossz hővezető képességgel rendelkezik, a forgácsolása során keletkezett hő, intenzív hűtés nélkül, a megmunkáló szerszámban halmozódik fel, ami rövid szerszám élettartamhoz vezet. A hűtőfolyadékok által biztosított hűtés és kenés, segít a szerszám, és a munkadarab hőmérsékletének, és kopásának csökkentésében, a forgács könnyebb eltávolításában. A hűtés előnyökkel jár, így a rozsdamentes acélok megmunkálásakor intenzív folyadékáramlást célszerű biztosítani. A nem elégséges mennyiségű hűtőfolyadék, termikus repedéshez, töréshez is vezethet. 

      Minden forgácsolási eljárásban fontos, hogy az alkalmazott gép, megfelelő merev vázzal, játék nélküli szánszerkezettel, főorsóval rendelkezzen. Ez, hatványozottan igaz az ausztenites korrózióálló acél forgácsolásának esetében. A nem eléggé szilárd gépváz, a játékkal rendelkező szánszerkezet, a rezgéseket sokkal erőteljesebben, láthatóbban adja át a munkadarabnak, /mintegy átmásolja a rezgéseket a munkadarab felületére/ mint a hagyományos acélok esetében. A felületen barázdák jelennek meg és a felületi érdesség megnő.Ugyancsak a megfelelő felület előállításának érdekében, igyekezni kell a szerszámszár kinyúlását a minimálisra csökkenteni. Az alkalmazott szerszámszárát a lehető legnagyobb keresztmetszetűre választani, nem csak a káros rezgések átvitelének megakadályozása miatt, hanem a nagyobb keresztmetszetű szerszámszár gyorsabban elvezeti a hőt a szerszám élétől.