CNC加工 - 鋼のいくつかの一般的な加工プロセス

鋼の特性を変更し、鋼を機械加工しやすくするために、通常、機械加工が完了する前に追加の処理とプロセスが行われます。機械加工前に材料を硬​​化すると、機械加工時間が長くなり、工具の摩耗が増加しますが、機械加工後に鋼を処理して、完成品の強度または硬度を高めることができます。以下は、鋼の 3 つの一般的な加工技術です。

1.熱処理

熱処理とは、鋼の温度を操作してその材料特性を変化させることを含む、いくつかの異なるプロセスを指します。

焼きなましは、硬度を下げて延性を高め、鋼を加工しやすくするために使用されます。アニーリング プロセスでは、一定時間、鋼を目的の温度までゆっくりと加熱します。必要な時間と温度は特定の合金に依存し、炭素含有量の増加に伴い減少します。最後に、鋼は炉内でゆっくり冷却されるか、断熱材で囲まれます。

焼きなまし鋼よりも高い強度と硬度を維持しながら、鋼の内部応力を緩和する正規化。焼きならし中、鋼は高温に加熱され、その後、鋼の硬度を向上させるために適切な温度で冷却されます。

鋼を硬化させて強度を高めるだけでなく、鋼をより脆くする焼き入れ。硬化プロセスでは、鋼をゆっくりと加熱し、高温に浸し、水、油、塩水などの液体に鋼を浸して急速に冷却します。

鋼の硬化に伴うもろさの一部を緩和するために使用できる焼き戻し。鋼の焼き戻しは焼きならしとほぼ同じです。最初に選択した温度までゆっくり加熱し、次に鋼を空冷します。違いは、焼き戻しが他のプロセスよりも低い温度で行われることです。これにより、焼き戻し鋼の脆性と硬度が低下します。

2.析出硬化

析出硬化は、鋼の降伏強度を高めます。析出硬化鋼の主な違いは、鋼の強度を高めるだけでなく、PH と呼ばれる高強度ステンレス鋼のクラスである十分な靭性を維持する、銅、アルミニウム、リン、チタンなどの元素が含まれていることです。鋼。析出硬化特性を活性化するために、鋼は最初に溶体化処理され、次に時効硬化されます。時効硬化プロセスでは、長時間にわたって材料を加熱し、追加された元素を沈殿させて、さまざまなサイズの固体粒子を形成し、材料の強度を高めます。

17-4PH (別名 630 鋼) は、ステンレス鋼の析出硬化グレードの一般的な例です。この合金には、17% のクロムと 4% のニッケル、および析出硬化を促進する 4% の銅が含まれています。追加された硬度、強度、高い耐食性により、17-4PH はヘリデッキ プラットフォーム、タービン ブレード、核廃棄物バレルに使用されています。

3.冷間加工

変化は、多くの熱を加えることなく鋼の特性を変えることもできます.たとえば、冷間加工された鋼は、加工硬化のプロセスを通じてより強くなります。加工硬化は、金属が塑性変形を受けるときに発生します。これは、金属をハンマーで叩いたり、転がしたり、引っ張ったりすることで意図的に行うことができます。切削工具またはワークピースが熱くなりすぎると、機械加工中に意図せずに加工硬化が発生することもあります。冷間加工は、鋼の機械加工性も向上させます。軟鋼は冷間加工に非常に適しています。

鉄骨構造の設計に関する考慮事項

鋼製部品を設計するときは、材料の固有の特性を念頭に置くことが重要です。アプリケーションに適した機能を実現するには、製造のための設計 (DFM) に関する追加の考慮事項が必要になる場合があります。

鋼の加工は、材料の硬度により、アルミニウムや真鍮などの他の軟質材料よりも時間がかかります。スピンドル速度と送り速度を下げることで、部品と工具を保護できます。

どの鋼を使用するかを決定する際には、硬さや強度だけでなく、被削性の違いも考慮する必要があります。たとえば、ステンレス鋼は炭素鋼の約 2 倍の時間がかかります。異なるグレードを決定する際には、どの特性が最も重要で、どの鋼合金が容易に入手できるかを考慮する必要もあります。 304 やステンレス スチール 316 などの一般的なグレードは、幅広い在庫サイズで入手でき、検索と調達にかかる時間が短縮されます。