Để thay đổi tính chất của thép và dễ gia công hơn, một số công đoạn xử lý và xử lý bổ sung thường được thực hiện trước khi hoàn thành quá trình gia công cơ khí.Làm cứng vật liệu trước khi gia công sẽ kéo dài thời gian gia công và tăng độ mài mòn của dụng cụ, nhưng thép có thể được xử lý sau khi gia công để tăng cường độ hoặc độ cứng của thành phẩm.Sau đây là một số công nghệ gia công thép phổ biến.
xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt đề cập đến một số quá trình khác nhau liên quan đến việc điều chỉnh nhiệt độ của thép để thay đổi tính chất vật liệu của nó.Một ví dụ là quá trình ủ, được sử dụng để giảm độ cứng và tăng độ dẻo, làm cho thép dễ gia công hơn.Quá trình ủ từ từ làm nóng thép đến nhiệt độ mong muốn và giữ nó trong một khoảng thời gian.Thời gian và nhiệt độ cần thiết phụ thuộc vào hợp kim cụ thể và giảm khi hàm lượng cacbon tăng lên.Cuối cùng, kim loại được làm nguội từ từ trong lò hoặc được bao quanh bởi các vật liệu cách nhiệt.
Xử lý nhiệt bình thường có thể làm giảm ứng suất bên trong thép, đồng thời duy trì độ bền và độ cứng cao hơn thép ủ.Trong quá trình thường hóa, thép được nung ở nhiệt độ cao và sau đó được làm nguội bằng không khí để có được độ cứng cao hơn.
Thép làm nguội là một quá trình xử lý nhiệt khác.Bạn đoán đúng, nó có thể làm cho thép trở nên cứng.Nó cũng làm tăng sức mạnh, nhưng cũng làm cho vật liệu trở nên giòn hơn.Quá trình làm cứng bao gồm làm nóng từ từ thép, ngâm ở nhiệt độ cao, sau đó làm nguội nhanh bằng cách nhúng thép vào chất lỏng như nước, dầu hoặc dung dịch muối.
Cuối cùng, quá trình xử lý nhiệt luyện được sử dụng để giảm một số độ giòn gây ra bởi quá trình cứng thép.Tôi và luyện thép gần như giống hệt nhau: bạn nung nóng từ từ, giữ ở nhiệt độ đã chọn, sau đó làm nguội thép trong không khí.Điểm khác biệt là quá trình tôi luyện được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn so với các quy trình khác, điều này làm giảm độ giòn và độ cứng của thép được tôi luyện.
Kết tủa đông cứng
Làm cứng kết tủa cải thiện độ bền chảy của thép.Một số loại thép không gỉ có thể chứa PH trong ký hiệu, có nghĩa là chúng có đặc tính làm cứng kết tủa.Sự khác biệt chính giữa thép làm cứng kết tủa là chúng có các nguyên tố bổ sung: đồng, nhôm, phốt pho hoặc titan.Có thể có nhiều hợp kim khác nhau ở đây.Để kích hoạt các đặc tính đông cứng kết tủa, thép được tạo thành hình dạng cuối cùng và sau đó quá trình làm cứng tuổi được thực hiện.Quá trình làm cứng lão hóa sẽ làm nóng vật liệu trong thời gian dài, làm cho các nguyên tố thêm vào kết tủa - tạo thành các hạt rắn có kích thước khác nhau - để tăng độ bền của vật liệu.
17-4PH (còn được gọi là thép 630) là một ví dụ phổ biến về cấp độ cứng kết tủa của thép không gỉ.Hợp kim này chứa 17% crom, 4% niken và 4% đồng, rất hữu ích cho quá trình đông cứng kết tủa.Do tăng độ cứng, độ bền và khả năng chống ăn mòn cao, 17-4PH được sử dụng cho bệ trượt, cánh tuabin và thùng chứa chất thải hạt nhân.
Làm việc lạnh
Các đặc tính của thép cũng có thể bị thay đổi mà không cần tác dụng nhiều nhiệt.Ví dụ, thép gia công nguội được làm cứng hơn nhờ quá trình gia công cứng.Quá trình làm cứng xảy ra khi kim loại bị biến dạng dẻo.Điều này có thể được thực hiện một cách có chủ đích bằng cách dùng búa, cán hoặc kéo kim loại.Nếu dụng cụ cắt hoặc phôi trở nên quá nóng, hiện tượng cứng gia công cũng có thể xảy ra ngoài ý muốn trong quá trình gia công.Gia công nguội cũng có thể cải thiện khả năng gia công của thép.Thép cacbon thấp rất thích hợp để gia công nguội.
Các lưu ý khi thiết kế kết cấu thép
Khi thiết kế các bộ phận bằng thép, điều quan trọng là phải nhớ các đặc tính riêng biệt của vật liệu.Các tính năng làm cho nó rất phù hợp với ứng dụng của bạn có thể yêu cầu một số cân nhắc bổ sung về thiết kế cho sản xuất (DFM).
Do độ cứng của vật liệu, nên quá trình xử lý thép mất nhiều thời gian hơn so với các vật liệu mềm khác như nhôm hoặc đồng thau.Bạn có thể bảo vệ các bộ phận và công cụ của mình bằng cách giảm tốc độ trục chính và tốc độ tiến dao.
Ngay cả khi bạn không tự gia công, bạn vẫn cần lựa chọn loại thép phù hợp với công trình, không chỉ xem xét độ cứng, độ bền mà còn xem xét sự khác biệt về khả năng gia công.Ví dụ, thời gian xử lý của thép không gỉ là khoảng gấp đôi so với thép cacbon.Khi xác định các cấp khác nhau, cũng cần phải xem xét đặc tính nào là quan trọng nhất và hợp kim thép nào sẵn có.Các loại phổ biến, chẳng hạn như thép không gỉ 304 hoặc 316, có nhiều loại kích thước kho hơn để lựa chọn và yêu cầu ít thời gian hơn để tìm và mua.
Do ứng dụng rộng rãi của thép gia công CNC và các đặc tính vật lý mạnh của nó, thép đã trở thành vật liệu được ưa chuộng để sản xuất các bộ phận.Khi thiết kế các bộ phận thép gia công CNC của bạn, hãy nhớ cân bằng các đặc tính bạn cần theo khả năng gia công của vật liệu.
