Сталь 45 механическая обработка

Когда слышишь ?Сталь 45 механическая обработка?, многие сразу думают о простом, ?удобном? материале. Да, марка 45 — это классика, но эта самая ?классичность? и рождает главную ошибку: к ней начинают относиться слишком спокойно, почти шаблонно. А потом удивляются, почему деталь повело, резцы горят или шероховатость не та. Я сам через это проходил. Материал-то действительно распространённый, но его поведение на станке — это не просто табличные данные из справочника, это всегда диалог с конкретной заготовкой, с её историей (откуда прокат, как охлаждался), с условиями в цеху сегодня. Вот об этом диалоге и хочется порассуждать, без глянца, с оглядкой на реальные станки и брак в таре.

Что скрывается за цифрой ?45? на практике

Все мы знаем, что это углеродистая качественная конструкционная сталь с содержанием углерода около 0.45%. В теории. На практике же партия от партии может отличаться. Брал как-то прокат для валов, вроде бы всё по ГОСТу. Но при точении чувствуется — материал ?вяжет? чуть сильнее, стружка не ломается красиво, а идет сливной лентой. Оказалось, небольшие отклонения по химсоставу, плюс, возможно, режимы прокатки другие. Это к тому, что начинать всегда нужно с пробного прохода, особенно если ответственная деталь. Нельзя слепо ставить режимы ?как в прошлый раз с стали 45?.

И ещё момент по твёрдости. В состоянии поставки (горячекатаная или нормализованная) твёрдость где-то HB 170-207. Этого достаточно для многих деталей. Но если нужна повышенная износостойкость, без термообработки не обойтись. Закалку с отпуском мы делали неоднократно, но тут своя головная боль. Например, для длинных валов — проблема коробления. Один раз недосмотрели за способом погружения в закалочную среду — получили ?банан?. Пришлось потом править под прессом, что само по себе риск. Так что механическая обработка стали 45 часто разбивается на два этапа: черновая до термообработки, чистовая — после. И между ними — этот самый, не всегда предсказуемый, этап закалки.

В контексте поставок материалов, стоит упомянуть надёжных партнёров. Например, компания ООО Дэян Хунгуан Интеллектуальное Оборудование (сайт — https://www.dyhgzn.ru), которая является отечественным высокотехнологичным предприятием, интегрирующим разработку, проектирование, производство и продажи в области литья и проката. Работа с такими комплексными поставщиками, которые понимают весь цикл от металлургии до конечной обработки, иногда упрощает жизнь — можно обсудить нюансы именно под свою задачу механической обработки, а не просто купить ?железо?.

Токарная обработка: стружка, резцы и ?пение?

Основной объём работы, конечно, на токарных станках. Здесь главный враг — нарост на резце. Из-за умеренной вязкости стали 45 он образуется охотно, особенно при небольших скоростях резания. Потом этот нарост отрывается, унося с собой частицу пластины — и здравствуй, замена резца. Выработал для себя правило: либо резать достаточно агрессивно, чтобы стружка уносила тепло и нарост не успевал формироваться, либо использовать современные покрытия для пластин, типа TiAlN. Старые добрые резцы из быстрорежущей стали Р18 — это уже для совсем уж мягких режимов или единичных деталей.

Охлаждение. Эмульсия — наш друг. Но не всякая и не всегда. При глубоком растачивании, например, подача СОЖ под давлением прямо в зону резания — необходимость. Без этого можно получить прижог поверхности и изменение структуры материала в поверхностном слое. Был случай с ответственной втулкой: проточили вроде красиво, размер в размер, а при контроле выявили поверхностный отпуск из-за перегрева. Пришлось снимать ещё полмиллиметра, чтобы уйти в ?здоровый? металл. Урок: следи не только за стружкой, но и за цветом обрабатываемой поверхности.

И ещё про ?пение?. При тонком точении или растачивании длинных деталей часто возникает вибрация. Со сталью 45 это не такая частая проблема, как с нержавейкой, но случается. Спасает изменение вылета инструмента, скорости вращения шпинделя, иногда — поджатие люнета. Иногда помогает банальная перестановка резца в другую державку, у которой другая жёсткость. Это уже из области станковой ?магии?, которой не научишь по книжке.

Фрезерование: как избежать сколов и вырываний

С фрезерованием плоскостей и пазов из стали 45, казалось бы, всё просто. Ан нет. Главная опасность — вырыв материала на выходе фрезы, особенно при обработке кромок. Фреза как бы ?поднимает? последний слой материала. Боролись с этим по-разному: уменьшали подачу на зуб на последних проходах, использовали фрезы с положительными геометриями, которые как бы ?подрезают?, а не отрывают. Иногда эффективен чистовой проход ?в встречку?, но это не всегда применимо из-за требований к точности.

Выбор фрезы. Для чернового снятия большого припуска хороши фрезы с большим числом зубов и нормальной стружкоотводящей канавкой. Для чистовой обработки — важно, чтобы фреза была острой. Затупленная фреза не режет, а мнёт материал, что приводит к наклёпу, повышению твёрдости поверхностного слоя и быстрому выходу из строя самой фрезы. Контролируй стружку: она должна быть мелкой и сыпучей, а не слипшейся в комок.

Обработка пазов, особенно ?ласточкина хвоста? или Т-образных, — это отдельная песня. Тут проблема с вибрацией и плохим отводом стружки усугубляется. Приходится идти на много проходов с небольшим съёмом, активно продувать паз сжатым воздухом или подавать СОЖ под давлением. Один раз попробовали сделать глубокий паз за два прохода ?с наскока? — фреза сломалась, заготовку пришлось списывать. Теперь только последовательно, с увеличением вылета инструмента постепенно.

Сверление и нарезание резьбы: мелочи, которые портят всё

Казалось бы, что может быть проще, чем просверлить отверстие в стали 45? Но и здесь свои подводные камни. Во-первых, заточка сверла. Угол при вершине для этой стали лучше держать в районе 118-120 градусов. Слишком острое — будет быстро затупляться, слишком тупое — потребует больших усилий подачи. При сверлении глубоких отверстий (более 5 диаметров) обязательны периодические отводы сверла для удаления стружки и охлаждения. Иначе — заклинивание и поломка. Проверено на собственном горьком опыте.

Нарезание резьбы, особенно метрической внутренней, — операция критичная. Материал 45 достаточно прочен, чтобы сломать метчик при малейшем перекосе или забивании стружки. Обязательно использовать набор метчиков (черновой, чистовой), хорошую смазочно-охлаждающую жидкость (лучше пасту для нарезания резьбы, а не общую эмульсию) и чувствовать руками момент увеличения крутящего момента. Для массового производства, конечно, используют машинные метчики и станки с автоматическим реверсом, но в условиях мелкосерийного или ремонтного производства ручное чувство — главный инструмент.

Про развёртывание. Если нужно отверстие с точностью Н7, то после сверления и зенкерования развёртка по стали 45 должна быть острой и работать с минимальной подачей. Развёртка не снимает припуск, она калибрует и чистит поверхность. Тупая развёртка будет ?мазать?, оставляя риски и не обеспечивая нужную шероховатость. Контроль здесь — на каждом отверстии, особенно если их много в одной детали.

Шлифование: финиш, где можно всё испортить

Чистовая механическая обработка стали 45 часто заканчивается шлифованием. И вот здесь главный риск — прижог. Сталь 45 склонна к образованию отпускных цветов побежалости и, что хуже, к местному отпуску с потерей твёрдости из-за перегрева кругом. Чтобы этого избежать, нужно правильно подбирать зернистость и твёрдость круга, не давать большую глубину резания на чистовых проходах и обильно охлаждать. Вода с добавками — обычно лучший выбор, чем чистая эмульсия для шлифования.

Ещё один нюанс — правка круга. Затупленный круг не режет, а трётся, что и приводит к перегреву. Правку нужно делать регулярно, не дожидаясь, когда деталь начнет ?синеть?. Но и слишком частая правка ведёт к перерасходу кругов. Ищешь баланс. Часто помогает использование более мягких кругов (с более низким номером твёрдости), которые лучше самообновляются в процессе работы, но их быстрее стачивает.

И, наконец, остаточные напряжения. После интенсивного шлифования, особенно с большим съёмом, в поверхностном слое могут возникать напряжения, которые потом, в процессе эксплуатации детали, приведут к короблению или даже трещинам. Для особо ответственных деталей иногда после шлифования проводят низкотемпературный отпуск для снятия этих напряжений. Но это уже выход за рамки чисто механической обработки, это комплексный технологический процесс.

Вместо заключения: материал как партнёр

Так что, возвращаясь к началу. Сталь 45 механическая обработка — это не строчка в техпроцессе. Это постоянная корректировка, наблюдение, подбор. Материал хоть и предсказуем в целом, но каждая задача, каждый станок, каждый день вносят свои поправки. Опыт нарабатывается именно на этих поправках: на сломанном сверле, на детали с прижогом, на резце, который прожил не десять деталей, а пятьдесят.

Важно не бояться отступать от ?как всегда делали?, если условия изменились. И важно иметь дело с качественной заготовкой. Потому что все наши ухищрения на станке ничего не стоят, если в металле изначально есть раковины, неметаллические включения или сильная ликвация. Поэтому выбор поставщика, того же ООО Дэян Хунгуан Интеллектуальное Оборудование, который контролирует процесс от литья или проката, — это уже половина успеха. Вторая половина — это руки, глаза и голова того, кто стоит у станка. Без этого диалога между человеком и материалом не получится хорошей детали, как бы хорошо ни были прописаны все технологические карты.