Obróbka cieplna stali pozwala uzyskać właściwości mechaniczne, których nie da się osiągnąć samą obróbką skrawaniem. Odpowiednio zaplanowany i zrealizowany poprawia twardość, wytrzymałość oraz odporność na ścieranie wytworzonych komponentów. Kluczowe znaczenie ma jednak nie tylko odpowiednio dobrana metoda obróbki, ale też właściwa kolejność operacji technologicznych. Co należy wiedzieć?
Z tego artykułu dowiesz się:
Obróbka cieplna stali polega na kontrolowanym nagrzewaniu i chłodzeniu stali w celu zmiany jej struktury oraz właściwości użytkowych. W zależności od przeznaczenia elementy stosuje się różne procesy technologiczne.
Do najczęściej wykorzystywanych zaliczamy:
W zależności od wymagań projektu stosowane może być również hartowanie indukcyjne, które utwardza wyłącznie wybrane powierzchnie robocze elementu.
Twardość HRC (Hardness Rockwell C) jest jednym z podstawowych parametrów określających efekt obróbki cieplnej stali. Im wyższa wartość, tym większa odporność elementu na ścieranie i odkształcenia, jednak zwykle maleje jego plastyczność.
W zależności od gatunku stali i zastosowanej obróbki cieplnej twardość elementów może wynosić od około 20 do nawet 68 HRC, przy czym najwyższe wartości osiągają specjalistyczne stale narzędziowe.
Dobór odpowiedniej twardości zawsze powinien wynikać z warunków pracy gotowego komponentu. Trzeba bowiem mieć świadomość tego, że wyższa wartość HRC nie zawsze oznacza lepszy efekt – równie ważne są udarność, odporność zmęczeniowa oraz możliwość późniejszej obróbki skrawaniem.
Rzecz jasna, obróbka cieplna i obróbka CNC są ze sobą ściśle powiązane. Nieprawidłowe zaplanowanie kolejności operacji może prowadzić do odkształceń detalu, zwiększonego zużycia narzędzi lub problemów z uzyskaniem wymaganych tolerancji.Z tego względu już na etapie projektowania technologii należy uwzględnić, kiedy element zostanie poddany hartowaniu i czy obróbka stali będzie wzbogacona o kolejne operacje.
W większości projektów najpierw wykonywana jest obróbka zgrubna, następnie obróbka cieplna, a na końcu operacje wykańczające. Takie rozwiązanie pozwala uzyskać wymaganą geometrię przy jednoczesnym zachowaniu odpowiednich właściwości materiału.
Po hartowaniu wykonywane są najczęściej usługi toczenia CNC lub usługi frezowania CNC, których zadaniem jest osiągnięcie końcowych wymiarów oraz wymaganej jakości powierzchni.
Nawet najlepiej wyposażony park maszynowy nie gwarantuje tego, że wyprodukowany komponent będzie w stu procentach idealny. Podczas hartowania mogą wystąpić niewielkie zmiany wymiarów i geometrii detalu wynikające z przemian strukturalnych materiału. Dlatego już na etapie projektowania procesu technologicznego uwzględnia się odpowiednie naddatki technologiczne, które usuwa się podczas końcowej obróbki skrawaniem. Dzięki temu można zachować wymagane wymiary oraz wysoką jakość gotowych części.
Obróbka po hartowaniu wymaga odpowiednio dobranych narzędzi, parametrów skrawania oraz dobrze zaprojektowanego procesu technologicznego. W wielu przypadkach możliwe jest skuteczne frezowanie i toczenie elementów po ulepszaniu cieplnym bez konieczności stosowania dodatkowych operacji wykańczających.
Nowoczesne narzędzia skrawające umożliwiają obróbkę stali o twardości przekraczającej 60 HRC. Zakres ten zależy jednak od gatunku materiału, geometrii detalu oraz oczekiwanej dokładności wykonania. W przypadku szczególnie wymagających projektów warto już na etapie planowania sprawdzić, jakie tolerancje są osiągalne w obróbce CNC i odpowiednio dobrać technologię produkcji.
Do obróbki stali hartowanej wykorzystuje się narzędzia wykonane z węglików spiekanych, ceramiki lub materiałów supertwardych. Odpowiedni dobór prędkości skrawania, posuwu oraz głębokości skrawania pozwala ograniczyć zużycie narzędzi i uzyskać wysoką jakość powierzchni gotowych elementów.
Im więcej informacji zostanie przekazanych już na etapie przygotowania dokumentacji, tym łatwiej można zaprojektować optymalnie proces technologiczny. Na rysunku technicznym należy określić:
Kompletna dokumentacja pozwala ograniczyć ryzyko błędów oraz usprawnia przygotowanie procesu produkcyjnego.
W RADMOT realizujemy kompleksowe projekty produkcyjne, koordynując również procesy wykonywane przez sprawdzonych partnerów technologicznych. Dzięki temu klient otrzymuje gotowe komponenty zgodne z dokumentacją, bez konieczności organizowania dodatkowych etapów produkcji we własnym zakresie. Jeśli planujesz projekt wymagający obróbki cieplnej i precyzyjnej obróbki CNC, wyślij zapytanie – pomożemy dobrać optymalny proces technologiczny.
Tak. Nowoczesne narzędzia umożliwiają frezowanie stali hartowanej, jednak wymaga to odpowiednio dobranych parametrów skrawania i technologii.
Ulepszanie cieplne stosuje się wtedy, gdy odpowiednie właściwości mechaniczne powinien uzyskać cały przekrój elementu. Hartowanie powierzchniowe wykorzystuje się głównie wtedy, gdy utwardzenia wymagają jedynie wybrane strefy robocze.
Obróbka cieplna wydłuża proces produkcyjny o dodatkowy etap technologiczny, dlatego zazwyczaj zwiększa koszt wykonania części o około 10–30%. Wiele zależy jednak od rodzaju procesu (np. hartowanie, odpuszczanie czy ulepszanie cieplne), wielkości partii oraz wymagań określonych w dokumentacji technicznej.