Чем лучше шлифовать чугун

Как избежать проблем при обработке чугуна

За счёт большого количества углерода чугун намного твёрже стали. Но при этом очень пластичен и хрупок. Поэтому имеет довольно много специфических особенностей при обработке.

Чугун является востребованным материалом в металлообработке. Он намного дешевле стали, но при этом прочнее её. Чугун идеально подходит, если вам нужно изготовить большую партию изделий. Поэтому материал широко используется в автомобильной промышленности и в художественном литье.

Но чугун чугуну рознь. В зависимости от технологии производства металла, его свойства сильно различаются.

Если рассуждать максимально примитивно, то чугун изготавливают следующим образом. Берут металлический лом, расплавляют его в большом чане – чугун готов. Соответственно, чем больше различных компонентов на входе, тем менее предсказуемо поведёт себя чугун.

Основные виды чугуна

Исходя из количества углерода в составе сплава, чугун делят на несколько сортов.

Белый чугун отличается тем, что почти весь углерод в его составе химически связан в карбид железа. В машиностроительном производстве белый чугун применяется редко, так как он очень твёрдый, но при этом довольно хрупкий. Данный сплав тяжело поддаётся резке из-за своих абразивных качеств. И обычно в процессе обработки от него откалываются куски. Из-за своих свойств белый чугун используется в основном для отливания деталей, не требующих какой-либо обработки, либо в качестве заготовки для производства ковкого чугуна, о котором мы поговорим ниже.

Серый чугун – наиболее популярная разновидность данного металла. В этом сплаве углерод присутствует преимущественно в виде графитовых включений. Это придаёт металлу хрупкость. Зато в отличие от белого чугуна, серый имеет хорошую теплопроводность, выделяет меньше тепла и во время обработки отлично поглощает вибрации. Кроме того, серый чугун обладает высокой прочностью, поэтому часто применяется для производства деталей, имеющих циклическую нагрузку.

Высокопрочный чугун – альтернатива высокоуглеродистой стали. Он хорошо поддается литью и способен заменять стальные литые элементы в механизмах. Углерод в составе металла присутствует в форме шаровидного графита. Это делает материал пластичным и прочным. Высокий уровень теплопроводности позволяет использовать данный вид при изготовлении отопительных приборов и трубопроводов.

Ковкий чугун к ковке металла никакого отношения не имеет. Говорят, что название материалу дали подковы, которые выполнялись из данного сплава. Ковкий чугун получается путём отжига заготовок из белого чугуна. Углерод в составе сплава находится в форме хлопьевидного графита. Это делает металл менее чувствительным к растрескиванию. При этом он остаётся по-прежнему прочным и износостойким, поэтому активно используется в машиностроении.

Особенности обработки чугуна

Как мы выяснили выше, структура чугуна неоднородна, что сильно отражается на его обрабатываемости. Белый чугун – самый твёрдый (500 HB). Он очень абразивен и сложен в обработке. Высокопрочный чугун имеет твёрдость до 400 HB, поэтому металлорежущий инструмент сильно изнашивается. Ковкий и серый чугуны твёрдостью до 250 HB намного легче поддаются резанию. Таким образом, чем больше содержание графита в сплаве, тем обработка будет проще.

Обработка чугуна – довольно грязное дело, так как графит, который содержится в составе сплава, сильно пылит. Пыль, оседая, загрязняет деталь, станок и всю рабочую зону. Обычно с такой проблемой борются с помощью СОЖ, но не в случае чугуна, ведь СОЖ вызывает довольно серьезные термические колебания. Поэтому обработку предлагается проводить насухую и использовать специальный инструмент по графиту, который и без того испытывает довольно сильные нагрузки.

Высокий нагрев во время обработки является одной из главных причин износа металлообрабатывающего инструмента. А высокая твердость чугуна лишь усугубляет ситуацию. Это необходимо учитывать при выборе инструмента, отдавая предпочтение износостойкому из твёрдого сплава с покрытием в котором оксид алюминия (Al2O3) чередуется с толстыми слоями карбонитрида титана (TiCN). Это позволяет избежать перегрева и повышенного абразивного износа.

Чтобы определиться с правильным инструментом для обработки чугуна, читайте наши статьи в блоге по токарной и фрезерной обработке этого металла.

В линейке монолитных твердосплавных фрез корейского производителя Widin есть специальная серия для обработки чугуна Zamus Classic.

Актуальные цены и наличие на складе этих пластин представлены в нашем онлайн каталоге.

Как обрабатывается чугун токарным инструментом Kennametal, можно увидеть на видео ниже:

Источник

Рекомендации по выбору абразивного инструмента

Выбор связки абразивного инструмента

Связка определяет прочность и твердость инструмента, оказывает большое влияние на режимы, производительность и качество обработки. Связки бывают неорганические (керамическая) и органические (бакелитовая, вулканитовая).
КЕРАМИЧЕСКАЯ СВЯЗКА обладает высокой огнеупорностью, водостойкостью, химической стойкостью, хорошо сохраняет профиль рабочей кромки круга, но чувствительна к ударным и изгибающим нагрузкам. Инструмент на керамической связке применяют для всех видов шлифования кроме обдирки (из-за хрупкости связки): для резки и прорезки узких пазов, плоского шлифования желобов колец шарикоподшипников. Инструмент на керамической связке хорошо сохраняет профиль, имеет высокую пористость, хорошо отводит тепло.
БАКЕЛИТОВАЯ СВЯЗКА обладает более высокой прочностью и упругостью, чем керамическая. Абразивный инструмент на бакелитовой связке может быть изготовлен различных форм и размеров, в том числе и очень тонких — до 0,5 мм для отрезных и прорезных работ. Недостатком бакелитовой связки является невысокая стойкость против действия охлаждающих жидкостей, содержащих щелочные растворы. При шлифовании кругами на бакелитовой связке охлаждающая жидкость не должна содержать более 1,5 % щелочи. Бакелитовая связка имеет более слабое, чем керамическая, сцепление с абразивным зерном, поэтому инструмент на этой связке широко используется на операциях плоского шлифования, где необходимо самозатачивание круга. Инструмент на бакелитовой связке применяют для грубых обдирочных работ, выполняемых в ручную и на подвесных стенках: плоского шлифования торцом круга, отрезки и прорезки пазов, заточки инструментов, при обработке тонких изделий, где опасен прижог. Бакелитовая связка оказывает полирующее действие.

Выбор марки абразивного материала

Абразивные материалы (фр. abrasif — шлифовальный, от лат. abradere — соскабливать) — это материалы, обладающие высокой твердостью, и используемые для обработки поверхности различных материалов. Абразивные материалы используются в процессах шлифования, заточки, полирования, разрезания материалов и широко применяются в заготовительном производстве и окончательной обработке различных металлических и неметаллических материалов. Естественные абразивы — кремень, наждак, пемза, корунд, гранат, алмаз и другие. Искусственные: электрокорунд, карбид кремния, боразон, эльбор, синтетический алмаз и другие.

ЭЛЕКТРОКОРУНД НОРМАЛЬНЫЙ

Обладает отличной теплостойкостью, высокой сцепляемостью со связкой, механической прочностью зерен и значительной вязкостью, что важно для выполнения операций с переменными нагрузками Обработка материалов с высоким сопротивлением разрыву. Это обдирка стальных отливок, проволок, проката, высокопрочных и отбеленных чугунов, ковкого чугуна, получистовая обработка различных деталей машин из углеродистых и легированных сталей в незакаленном; и закаленном виде, марганцовистой бронзы, никелевых и алюминиевых сплавов.25A

ЭЛЕКТРОКОРУНД БЕЛЫЙ

ЭЛЕКТРОКОРУНД ЦИРКОНИЕВЫЙ

Мелкокристаллический, плотный и прочный материал. Стойкость инструмента на обдирочных операциях в 10-40 раз выше аналогичного инструмента из электрокорунда нормального Обдирочное шлифование стальных заготовок при высокой скорости, подаче и усилии прижима. Силовое обдирочное шлифование стальных заготовок.54C

КАРБИД КРЕМНИЯ ЧЕРНЫЙ

Обладает высокой твердостью, абразивной способностью и хрупкостью. Зерна имеют форму тонких пластинок, из-за чего увеличивается их хрупкость в работе.Обработка твердых материалов с низким сопротивлением разрыву (чугун, бронзовое и латунное литье, твердые сплавы, драгоценные камни, стекло, мрамор, графит, фарфор, твердый каучук, кости и т.п.), а также очень вязких материалов (жаропрочных сталей, сплавов, меди, алюминия резины).63C

КАРБИД КРЕМНИЯ ЗЕЛЕНЫЙ

Отличается от карбида кремния черного повышенной твердостью, абразивной способностью и хрупкостью Для обработки деталей из чугуна, цветных металлов, гранита, мрамора, твердых сплавов, обработки титановых, титано-танталовых твердых сплавов, хонинговальные, доводочные работы для деталей из серого чугуна, азотированной и шарикоподшипниковой стали.95А

ЭЛЕКТРОКОРУНД ХРОМТИТАНИСТЫЙ

Обладает более высокой механической прочностью и абразивной способностью по сравнению с электрокорундом нормальным

Обдирочное шлифование с большим съемом металла

Выбор зернистости инструмента

Крупнозернистые инструменты применяются:
— при обдирочных и предварительных операциях с большой глубиной резания, когда удаляются большие припуски;
— при работе на станках большой мощности и жесткости;
— при обработке материалов, которые вызывают заполнение пор круга и засаливание его поверхности, например при обработке латуни, меди и алюминия;
— при большой площади контакта круга с обрабатываемой деталью, например при использовании высоких кругов, при плоском шлифовании торцом круга, при внутреннем шлифовании.
Средне- и мелкозернистые инструменты применяются:
— для получения шероховатости поверхности 0,320—0,080 мкм;
— при обработке закаленных сталей и твердых сплавов;
— при окончательном шлифовании, заточке и доводке инструментов;
— при высоких требованиях к точности обрабатываемого профиля детали.
С уменьшением размера абразивных зерен повышается их режущая способность за счет возрастания числа зерен на единице рабочей поверхности, уменьшения радиусов округления зерен, меньшего износа отдельных зерен. Уменьшение размера зерен приводит к значительному уменьшению пор круга, что вызывает необходимость снижения глубины шлифования и величины снимаемого на операции припуска. Чем мельче абразивные зерна в инструменте, тем меньше в единицу времени снимается материала с обрабатываемой заготовки. Однако, мелкозернистые инструменты обладают меньшей способностью к самозатачиванию по сравнению с инструментом более крупной зернистости, в результате чего быстрее притупляются и засаливаются. Рациональное сочетание режима обработки, правки инструмента и зернистости позволяет получать высокую точность и отличное качество обработки поверхности.

Выбор твердости инструмента

Твердость инструмента в значительной степени определяет производительность труда при обработке и качество обработанной.
Абразивные зерна по мере их затупления, должны обновляться путем скалывания и выкрашивания частиц. При слишком твердом круге связка продолжает удерживать затупившиеся и потерявшие режущую способность зерна. При этом на работу расходуется большая мощность, изделия нагреваются, возможны их коробления, на поверхности появляются следы огранки, царапины, прижоги и другие дефекты. При слишком мягком круге зерна, не утратившие свою режущую способность, выкрашиваются, круг теряет правильную форму, увеличивается его износ, в результате чего трудно получить детали необходимых размеров и формы. В процессе обработки появляется вибрация, необходима более частая правка круга. Таким образом, следует ответственно подходить к выбору твердости абразивного инструмента и учитывать характеристики обрабатываемых изделий.

Источник

Механическая обработка чугуна / Machining cast iron

Обработка чугуна

Особенности обработки чугуна. Свойства материала, проблемы обработки и пути их решения.

Один из самых распространенных материалов, который используется в промышленности, является чугун. Ведь у него хорошие технологические свойства, и сам по себе чугун дешевый материал. Из чугунов изготавливаются многие детали, такие как блоки цилиндров двигателей, корпуса насосов и клапанов. Чугун используется там, где нужна деталь сложной формы и достаточной прочности.

Чугун представляет собой многокомпонентный, железоуглеродистый сплав с содержанием углерода выше 2%. Сплавы, которые содержат менее 2,14% углерода, называются сталью. Также он может содержать некоторое количество марганца (Mn), фосфора (P) и серы (S). В зависимости от того, в каком виде находится графит, чугуны разделяют на серые чугуны, чугуны с шаровидным графитом, ковкий и легированный чугуны. Легирование чугуна никелем, медью, молибденом и хромом, к примеру, повышает его тепло — и коррозионную стойкость, вязкость и прочность. Легирующие элементы делятся на карбидообразующие и графитообразующие. Легирование существенным образом влияет на обрабатываемость чугунов.

Если выделять основные виды чугуна, то это будут:

Основными сложностями при обработке чугуна являются абразивный износ и высокая температура. Обрабатываемость чугуна резанием зависит от химического состава, физико-механических свойств и многих других факторов. Обрабатываемость улучшается с увеличением содержания графита, дисперсности и равномерности распределения структурных составляющих. Легирующие элементы как раз и создают такие дисперсные и равномерные структуры, поэтому обрабатываемость легированных чугунов выше, чем обычных чугунов, конечно при условии одинаковой твердости. Так как, например, легирование хромом (Cr) приводит к повышению твердости и ухудшению обрабатываемости.

На значение режимов резания чугуна оказывают влияние такие факторы, как: марка чугуна, жесткость технологической системы, применяемый режущий инструмент и т.д. Поэтому необходимо следовать инструкциям каталога инструментов, внимательно учитывая при этом стойкость, так как в каталогах представлены режимы резания на максимальную производительность и минимальную стойкость, что может не соответствовать вашим целям.

Если подытожить сказанное, то:

Используемая информация: рекомендации производителей твердосплавного инструмента Kennametal, Dormer, Pramet, Sandvik.

Особенности

При выборе параметров обработки чугуна следует учитывать его состав, так как для получения продукции приемлемого качества необходимо подобрать оптимальную силу реза и мощность.

При учете всех особенностей заготовки и марки чугуна, из которого она выполнена, удается добиться отличного качества изделий. Дороже всего обойдется обработка заготовок из высокопрочных сплавов, что обусловлено значительным расходом режущего инструмента (в 3 раза больше).

Основные технологические операции

Фрезерные работы проводятся с учетом оптимальных режимов, которые заданы режущему инструменту производителем, и с использованием методов высокопроизводительной обработки, что приводит к сокращению машинного времени и, соответственно, экономии средств. К основным операциям относятся:

Мастерство профессионалов и современное оборудование как залог качества

«Металлоff» – компания, у которой очень выгодно заказать услуги фрезерования чугуна по следующим причинам:

«Металлоff» представляет собой настоящий завод по изготовлению на собственных мощностях деталей, механизмов и приборов методом фрезерной обработки. Если вам нужен надежный и профессиональный изготовитель разнообразных изделий мелко- или крупносерийного производства, а также штучного изготовления высокоточной оснастки, обращайтесь к нам. Мы относимся к каждому заказчику с большой ответственностью.

Режимы резания при фрезеровании

Выбор оптимального режима резания чугуна позволяет добиться максимальной производительности станка, исходя из его ресурса, а также необходимой точности и качества получаемой конечной детали, минимизируя при этом затраты. На режим резания чугуна влияют следующие факторы, которые можно регулировать в процессе фрезерования:

Проведение работ

При выполнении обработки сверлением необходимо соблюдать следующие рекомендации:

В результате соблюдения технологии механической обработки чугунных деталей мастер может добиться отверстий высокой точности.

Чем сверлить чугун

Для обработки металла в условии частной мастерской применяются электрические дрели с возможностью регулировки числа оборотов шпинделя с инструментом. Приспособление должно иметь высокие значения номинальной мощности для того, чтобы просверлить в металле отверстие большого диаметра.

В условии промышленного производства применяют специальное оборудование высокой мощности, а также имеющие программное управление. При этом система производит контроль за частотой вращения шпинделя, температуру инструмента и заготовки, а также количество и напор охлаждающей жидкости при обработке.

Для обработки чугуна применяются обыкновенные сверла по металлу. Однако одним из условий к ним является определенный угол заточки режущей кромки. Перед работой подбирают сверла необходимой конструкции. Для выполнения обработки применяют приспособления, при помощи которых закрепляют дрель и заготовку, при этом избегают перекоса сверла, что увеличивает точность отверстия.

Какие сверла применяют

При сверлении применяют следующие виды инструмента:

Угол заточки сверла

Способы сверловки чугунных труб

При монтаже канализации или водопровода применяют трубы из чугуна. Для создания соединений переходов и врезок необходимо изготовить отверстия. Обработку выполняют следующими способами:

Как просверлить чугунную трубу

На скорость обработки могут влиять технические характеристики металла. Некоторые виды сплава сверлят при больших скоростях, а также не нужно применять смазочные и охлаждающие материалы.

Различные заготовки подвергаются различным способам обработки. Для материалов с высокой прочностью применяют сверла по металлу с углом заточки режущей поверхности 116°. Если у мастера нет в наличии инструмента нужного диаметра, можно использовать набор из разных размеров. Работу начинают с малого сверла, затем увеличивают диаметр инструмента, таким образом добиваются нужного.

При обработке происходит нагрев сверла, для предотвращения дефектов инструмента необходимо применять воду для снижения температуры. Количество оборотов постепенно увеличивают, на приспособление запрещается применять повышенные усилия.

В условиях частной мастерской используются сверла с накладками из победита. При этом рекомендуется сохранять вертикальное положение и малые обороты шпинделя. В процессе обработки контролируют температуру заготовки и сверла. Не допускается изменение цвета материала в результате резких перепадов температуры.

Для промышленной обработки используют станки с высокой номинальной мощностью, а также высокими скоростями вращения. В процессе сверления на заготовку и инструмент подается смазывающие и охлаждающие жидкости. При этом сохраняется нормальная температура зоны обработки.

Источник

ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Обработка чугуна

Чугун отлично себя зарекомендовал для получения отливок, начиная от не ответственных изделий и заканчивая особо ответственными. Большое распространение чугун получил и в художественном литье, так как он значительно дешевле других литейных материалов, а по свойствам не уступает многим из них.

Чугун содержит больше углерода, чем сталь, это придает ему больше твердости, снижая пластичность и вязкость. Чугун обладает более лучшими литейными свойствами, но хуже поддается пластической деформации, не обрабатывается ковкой в обычном состоянии, чугун хрупкий. Чугун дешевле стали.

Чугун разделяют в зависимости от состояния углерода:

— Белый чугун. В белом чугуне углерод присутствует преимущественно в связанной форме в виде цементита (Fe3C). Белые чугуны обладают высокой прочностью и хрупкостью, и они очень абразивные, они плохо поддаются механической обработке, поэтому из них получают отливки не требующих обработки и работающих в условиях абразивного износа при сухом трении, также белый чугун используют для получения ковкого чугуна.

— Серый чугун. Это сплав железа, кремния (1,2-3,5%) и углерода. В сером чугуне углерод присутствует преимущественно в виде графитовых включений различного размера и форм (преимущественно пластинчатой формы). Серые чугуны обладают хорошими технологичными и прочностными свойствами, поэтому они нашли широкое применение в качестве конструкционного материала. Он более хрупкий, но имеет хорошую теплопроводность, выделяет меньше тепла в том числе и во время резания, хорошо поглощает вибрацию, поэтому нашел применение в производстве двигателей. Основные марки серого чугуна оговорены в ГОСТ 1412.

— Высокопрочный чугун. Чугун с шаровидным графитом. Углерод преимущественно или полностью присутствует в свободном состоянии в форме шаровидного графита. Обладает высокой прочностью и удовлетворительной пластичностью, иногда могут использоваться вместо стали. У данного чугуна хорошая жесткость, ударная вязкость, он прочный, не хрупкий. Но не может поглощать вибрации, низкая теплопроводность, как следствие большое выделение тепла. Основные марки высокопрочного чугуна регламентируются ГОСТ 7293.

— Ковкий чугун. Производят путем отжига отливок из белого чугуна. В них углерод преимущественно находится в форме хлопьевидного графита. Менее чувствительный к растрескиванию. Основные марки ковкого чугуна приведены в ГОСТ 1215.

— Легированный чугун, чугун со специальными свойствами. Эти чугуны используются для придания деталям свойств жаростойкости, маломагнитности, износостойкости, коррозионной стойкости, повышенной прочности, хладостойкости и других свойств. Форма графита меняется от пластинчатой до шаровидной. Основные марки легированных чугунов приведены в ГОСТ 7769.

Низколегированные чугуны имеют более лучшие механические свойства, а высоколегированные обладают лучшими специальными свойствами, такими как жаростойкость, износостойкость и т.д.

— Отбеленный чугун. Применяется для отливок, которые работают на износ, как и белый чугун. Отбеленный слой расположен на рабочей поверхности отливки.

— Модифицированный чугун. При определенных условиях (в жидком состоянии) вводят модификаторы для улучшения структуры и свойств, снижения в чугуне Si и C без отбела.

— Чугун с вермикулярным графитом. Это литейный чугун, занимающий по механическим и физическим свойствам промежуточные значения между серыми чугунами и высокопрочными чугунами. Довольно новый материал, который набирает обороты в силу своих уникальных свойств. Стойкость к усталостному разрушению в 2 раза больше, чем у серого чугуна. Из него делают двигатели, он получается более легким и прочным, поглощает большие мощности. Масса на 20% меньше, чем из серого чугуна.

Обрабатываемость чугунов

Обрабатываемость чугуна зависит от химического состава, физико-механических свойств и многих других факторов. Обрабатываемость улучшается с увеличением содержания графита, дисперсности и равномерности распределения структурных составляющих. Легирующие элементы как-раз и создают такие дисперсные и равномерные структуры, поэтому обрабатываемость легированных чугунов выше, чем обычных чугунов, конечно при условии одинаковой твердости. Так как, например, легирование хромом (Cr) приводит к повышению твердости и ухудшению обрабатываемости.

Чугун дает короткую, сыпучую стружку, в отличие от стали.

Серый чугун имеет небольшие режущие усилия и демонстрирует очень хорошую обрабатываемость. Возникает только абразивный износ.

Так серые и ковкие чугуны легко поддаются обработке, а вот чугуны с шаровидным графитом и отпущенный ковкий чугун подвергаются обработке сложнее. Причем при обработке отпущенного ковкого чугуна срок службы инструментов на 40-50% меньше, чем при обработке чугуна с шаровидным графитом. При обработке отпущенного ковкого чугуна возникают большие тепловые и механические нагрузки из-за высокой прочности, вследствие чего наблюдается большой износ режущей кромки.

При обработке чугуна с шаровидным графитом наблюдается наростообразование, это может приводить к отслаиванию покрытия пластин. Это в основном наблюдается у мягких чугунов с высоким содержанием феррита, у твердых чугунов с повышенным содержанием перлита это менее заметно, для них характерны абразивный износ и пластическая деформация.

Чугун с вермикулярным графитом находится между серым и с шаровидным графитом, он имеет меньшую теплопроводность, большую прочность, чем серый чугун, поэтому возникают большие усилия резания и возникает больше тепла. Также замечено, что фрезерная обработка методом круговой интерполяции имеет большую стойкость и производительность, чем растачивание данного чугуна.

Основные сложности обработки чугуна

— Температура является одним из главных факторов износа инструментов, ввиду высокой твердости и прочности чугуна.

— Наличие карбида кремния (SiC) в чугуне говорит о абразивном износе режущей кромки инструмента.

— При обработке чугуна с включениями песка, происходит интенсивный абразивный износ инструмента.

— Высокие скорости при обработке чугуна, особенно чугуна с включениями песка, приводят к быстрому износу инструмента.

— Высокая твердость, прочность имеют влияние на износ. Отпущенный ковкий чугун, чугун с вермикулярным графитом, чугун с шаровидным графитом имеют твердость 300-400 HB. Ковкий и серый чугуны – 200-250HB.

— Белый чугун имеет твердость 500HB, он очень абразивен и трудно поддается обработке.

— Неоднородность структуры чугуна, неравномерность припуска чугунных отливок, остатки песка в корке отливок.

Общие рекомендации при обработке чугунов

— Чугуны преимущественно обрабатывают пластинами без задних углов, у них более прочные кромки и они более надежны в использовании.

— Пластины по чугуну должны иметь твёрдую основу и толстый слой покрытия оксида алюминия для обеспечения стойкости к абразивному износу. Толстое покрытие дает CVD метод, несколько слоев покрытия дает еще большую износостойкость.

— Обычно чугун обрабатывают без СОЖ, на сухую, но иногда для снижения углеродно-железной пыли можно применение СОЖ. Также имеются сплавы, для которых необходимо применение СОЖ.

— Для снижения пыли при обработке без СОЖ и обеспечения высокой производительности необходимо обязательное применение вытяжной системы, а также применение ряда других мер, защищающих станок и самого рабочего от пыли.

Источник