Obróbka stali - czym jest i co umożliwia?

Obróbka stali to zbiór procesów, które mają na celu uformowanie z bloku stopu obiektu o oczekiwanych rozmiarach i właściwościach. 

Obecnie do kształtowania stali stosuje się głównie skrawanie, toczenie, szlifowanie oraz obróbkę CNC stali (czyli za pomocą urządzeń sterowanych numerycznie). 

Te metody różnią się między sobą procesem technologicznym, możliwościami i ograniczeniami, jednak pozwalają na uzyskanie elementów stalowych o konkretnych wymiarach i parametrach. 

Warto dodać, że mówiąc o „obróbce stali” najczęściej chodzi o stal nierdzewną (jest to najpopularniejszy stop), formowanie innych gatunków (konstrukcyjnej, narzędziowej, specjalnej) jest również możliwe, a sam proces technologiczny jest zbliżony.

Podział rodzajów obróbki stali

Podobnie jak w przypadku innych form obróbki metali, metody formowania stali dzieli się na: 

• obróbka skrawaniem (czyli usuwanie nadmiaru materiału w celu uzyskania obiektu o oczekiwanym kształcie; może być to szlifowanie, toczenie, frezowanie oraz obróbka CNC), 
• obróbkę plastyczną (czyli formowanie obiektów stalowych za pomocą nacisku i wykorzystania naturalnej elastyczności stopów, również w wysokiej temperaturze; może być to tłoczenie, gięcie, kucie czy ciągnięcie), 
• obróbkę cieplną (czyli nadawanie stali oczekiwanych właściwości za pomocą podgrzewania i wychładzania; może być to nasycanie pierwiastkami, hartowanie lub wyżarzanie). 

Podobnie jak w przypadku obróbki innych materiałów (metali, tworzyw sztucznych), bloki różnych stopów wymagają innych metod obróbki. Każdy stop wymaga nieco innego podejścia w procesie formowania, a co za tym idzie: obróbka stali nierdzewnej może wymagać innej procedury formowania niż inny rodzaj stali. 

W celu uzyskania wysokiej jakości elementów wykonanych w ramach obróbki stali – niezbędne jest dostosowanie procesu do założonej specyfikacji elementu. Żeby lepiej przybliżyć formy obróbki stali, należy przyjrzeć się najczęściej stosowanym procesom:

Obróbka stali skrawaniem (frezowanie, toczenie, szlifowanie)

Skrawanie stali to powszechnie używana forma obróbki, która ma za zadanie ukształtowanie bloku stopu w taki sposób, żeby odpowiadał oczekiwaniom. 

Jest to obróbka ubytkowa, czyli opierająca się o usuwanie nadmiaru materiału – poddany jej blok stali jest zazwyczaj lżejszy po wykonaniu prac. 

Warto dodać, że skrawanie wymaga wysokiej jakości noży, pokrytych na przykład spiekanymi węglikami, które pozwalają na skuteczne usuwanie nadmiaru materiału o wysokiej twardości. 

Park maszynowy do obróbki stali skrawaniem zawiera najczęściej: 

• tokarki, czyli narzędzia do usuwania nadmiaru metalu za pomocą specjalnych ostrzy tokarskich, a sam blok jest umieszczony na obrotowej głowicy. Toczenie stali nierdzewnej jest powszechną metodą obróbki obiektów o cylindrycznym kształcie (np. tulei stalowych), 
• frezarki, czyli narzędzia usuwające nadmiar metalu przy pomocy wrzeciona z zamontowanym specjalnym frezem do stali. Umożliwiają one skrawanie elementów stalowych o niemal dowolnych kształtach. Dzięki temu sprawdzają się w produkcji części do wielu branż,
• szlifierki, czyli narzędzia do obróbki końcowej półfabrykatów, które wygładzają obrabianą powierzchnię. Samo szlifowanie jest najczęściej ostatnim lub przedostatnim etapem produkcji elementu (po nim może następować obróbka cieplna, cieplno-chemiczna lub chemiczna).
  
  

Obróbka stali CNC

Obróbka CNC stali jest rozwinięciem innych metod, jednak cały proces odbywa się w specjalnych narzędziach (najczęściej skrawających), sterowanych numerycznie. 

Jeśli chodzi o technologię obróbki stali przy pomocy CNC, przypomina ona klasyczną obróbkę skrawaniem, jednak w jej trakcie nie są wykorzystywane szablony lub ręczne prowadzenie głowicy z wrzecionem (lub noża tokarskiego), ale pracą tych elementów steruje komputer. 

Stąd nazwa CNC, czyli Computerized Numerical Control (skomputeryzowana kontrola numeryczna). 

Dzięki temu maszyna CNC umożliwia wyprodukowanie obiektów o niemal dowolnych kształtach, ale co najważniejsze – automatyzację procesu. 

Dlatego też skrawanie stali za pomocą urządzeń CNC pozwala na produkcję większej ilości obiektów w tym samym czasie, chociaż samo usprawnienie obróbki jest zauważalne dopiero przy produkcji ponad 100 elementów (zaprogramowanie urządzenia wymaga czasu). 

Podobnie jak w przypadku skrawania, obróbka CNC stali nierdzewnej wymaga zastosowania w narzędziu skrawającym ostrzy pokrytych twardymi i odpornymi na ścieranie węglikami (najczęściej tytanu).

Obróbka plastyczna stali (wyginanie, kucie, tłoczenie)

Obróbka stali przy pomocy metod plastycznych jest wykorzystywana powszechnie w celu modyfikowania kształtu obiektów stalowych (rur, blach, płatów). 

Jest to obróbka bezstratna, czyli element stalowy poddany jej nie różni się wagą po jej zakończeniu. 

Do obróbki plastycznej stali zalicza się: 

• kucie, czyli oddziaływanie na element wysoką siłą (punktowe; młotem lub prasą), w celu uporządkowania jego struktury krystalicznej. Kute elementy stalowe charakteryzują się wysoką wytrzymałością mechaniczną, chociaż wyższą kruchością, 
• tłoczenie, czyli rozpłaszczanie elementu stalowego, najczęściej za pomocą prasy (hydraulicznej lub mechanicznej). Jest to powszechna forma obróbki do produkcji blachy, 
• wyginanie, czyli zmiana kształtu elementu stalowego za pomocą dużej siły. Jest to najprostsza (technicznie) forma obróbki stali, a do jej zastosowania może wystarczyć jedynie użycie odpowiedniej ilości siły. Wyginanie jest istotnym elementem procesu budowania części do konstrukcji rurowych. 

Każdą z form obróbki plastycznej stali można wykonywać na zimno i ciepło: 

• Obróbka stali na ciepło zapewnia większe możliwości kształtowania, jednak nieco gorszą odporność na wyginanie gotowego elementu. 
• Obróbka plastyczna stali na zimno zapewnia mniejsze możliwości kształtowania, a zarazem wyższą odporność na wyginanie, przy czym dużo większą kruchość.

Obróbka cieplna stali (hartowanie, nasycanie pierwiastkami)

Obróbka cieplna stali skupia się głównie na nadaniu elementowi oczekiwanych właściwości. 

Pozwala on modyfikować powierzchnię (np. przez nasycanie pierwiastkami – jak w przypadku cynkowania lub chromowania stali), jak również wzmacniać całą strukturę obiektu (hartowanie, wyżarzanie, odprężanie).

Jest to najczęściej ostatni etap obróbki stali, ponieważ po jego zakończeniu element ma oczekiwane właściwości, a jego powierzchnia nie powinna być obrabiana (np. przez szlifowanie).

Obróbka różnych gatunków stali

W przemyśle stosowanych jest wiele gatunków stali, które charakteryzują się nieco innymi właściwościami i są stosowane w różnych branżach. Warto dodać, że wyrażenie „gatunek stali” odnosi się do szerszych kategorii, w ramach których stopy mogą się różnić nieznacznie między sobą składem. 

Istnieje wiele rodzajów stali, jednak najistotniejszy z perspektywy tego artykułu jest podział ze względu na zastosowanie, czyli: 

• stal konstrukcyjna (do budowy konstrukcji stalowych, np. niskostopowa, łożyskowa, sprężynowa), 
• stal narzędziowa (stosowana do produkcji narzędzi, np. węglowa czy stopowa szybkotnąca), 
• stal specjalna (kwasoodporna, magnetyczna czy wreszcie: nierdzewna – to ona jest najczęściej poddawana różnego rodzaju obróbce skrawaniem). 

Najpopularniejsze z rodzajów stopów stali nierdzewnej to: 

• stale nierdzewne austenityczne – czyli ponad 70% produkcji stali odpornej na korozję. To ten rodzaj stopu najczęściej kojarzy się z „nierdzewką” (określaną też jako stal 18-10, od zawartości odpowiednio chromu i niklu w stopie z żelazem). Charakteryzuje ją wysoka wytrzymałość po kształtowaniu na zimno, a także podatność na kucie. Wymaga jednak szczególnie wytrzymałych narzędzi skrawających – obrabianie jej frezami lub nożami tokarskimi niższej jakości skutkuje ich szybkim zużyciem, a tym samym – niższą dokładnością obróbki, 
• stale nierdzewne o strukturze ferrytycznej – charakteryzuje je wysoka przewodność cieplna, jednak znacznie niższa wytrzymałość niż 18-10. W obróbce (zwłaszcza skrawaniem) wymaga skutecznego odprowadzania wiór, ponieważ usuwany materiał tworzy długie wióry, które mogą zaplątać się w noże lub zablokować skrawarkę,
• stale nierdzewne ferrytowo-austenityczne – nazywana czasem „stalą duplex”, charakteryzująca się wyższą odpornością niż pozostałe typy stali, jednak zarazem jest ona dużo trudniejsza w obróbce.

Obróbka stali - zapraszamy do kontaktu

W RADMOT wykonujemy szeroką gamę usług związanych z obróbką metali. Nasz nowoczesny park maszynowy pozwala na realizację usług związanych z obróbką numeryczną takimi jak usługa frezowania CNC, usługi toczenie CNC jak i wiele innych usług w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż.

Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Nasza firma świadczy usługi CNC od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się najlepiej u Ciebie, jesteśmy w stanie doradzić klientom z wielu branż w zakresie skrawania i szybko określić cenę obróbki zamawianych elementów – nasza fachowa wiedza jest do Twojej dyspozycji.