Современные технологии обработки спецсталей

Потребность в сталях специального назначения растет день от дня: сегодня в них нуждаются не только "традиционные" отрасли - оборонная и авиационная, но и строительство (преимущественно высотное), машиностроение и другие. Несомненно, эти продукты недешевы, поскольку для их изготовления нужно значительное количество ресурсов. Однако, спрос будет расти и дальше, поскольку характеристики металла часто позволяют резко сократить материалоемкость и себестоимость изделий, которые выпускаются. Именно эти аргументы порой решают, чтобы внедрить спецстали в производство.

Что такое сталь специального назначения?

Согласно определению, стали специального назначения, – это прокат на основе железа, которое отличается особенными свойствами, обусловленными или химическим составом, или особенным способом производства, или способом обработки. К этой категории относятся углеродные стали: качественные конструкционные, инструментальные, термически укрепленные, для холодного штампования и др. В большинстве случаев спецстали содержат легирующие элементы - например, марганец, хром, молибден, вольфрам и др., Которые специально вводят в сплав, чтобы получить необходимую структуру, строение, физико-химические и механические свойства. Содержание в стали легирующих веществ может варьироваться от тысячных долей до нескольких десятков процентов.

В состав спецстали входит минимальное количество фосфора и кремния, а потому она владеет хорошей способностью к горячему цинкованию и к гибке и может обрабатываться с помощью как механического резания, так и плазменной.

Производство спецсталей требует участия высококвалифицированных кадров, применения современных методов контролируемой прокатки и термической обработки продукции, использования значительного количества энергии. Словом, только высокие технологии могут обеспечить заданные характеристики конечного продукта.

Методы обработки спецсталей

Лазерное резание. Для спецстали с высокой плоскостной и низкой шероховатостью может применяться лазерное резание, после которого прокат не требует дополнительной обработки. Лазерная сварка позволяет формировать гладкие стыки изделий из углеродных и легированных сталей толщиной до 10 мм и успешно используется для сварки изделий, толщина которых не превышает 1 мм

Например, эта технология широко используется в машиностроении или автомобилестроении. Да, характеристики "лазерных" спецсталей, употребимых для производства зубчатых колес, позволяют не шлифовать кромку после резания, а сам процесс осуществляется на 20% быстрее, чем в случае "традиционных" сталей. Востребован такой прокат и в энергетике – так, сталь линейки Laser 420 МС выбрал наибольший мировой производитель энергетических установок ОАО "Силовые машины" для энергоблоков чилийской ГЕС "Ла Игера".

Стоит сказать, что лазерное резание эффективно, прежде всего, для обработки тонких писем, толщина которых не превышает 5 мм и отличается стабильно высоким качеством реза. Она используется для получения как плоскостных ("2d лазерное резание"), так и объемных, деталей("3d лазерное резание"). Их раскрой может проводиться с точностью до 0,1 мм Но при этом нужна тщательная обработка поверхности материала, который разрезает, и снятия остаточного напряжения, в раскраиваемом письме. "При использовании лазерной обработки, - говорит Юрий Нахумович, менеджер компании Ruukki (ведущего европейского поставщика решений из металла для строительства и машиностроения), - очень важна плоскостная письма (преимущественно использовать специальные, "лазерные" сорта начали) и отсутствие остаточного механического напряжения. Они опасны тем, что в какой- то момент отрезаемое письмо может резко разогнуться и ударить по лазерной головке (какая стоит около 50 тыс. Евро!), Повредив ее. Выходом является снятие подобного напряжения с помощью специального оборудования – правильных блоков. Естественно, это требует определенных расходов, поскольку дополнительное оборудование нуждается в площадях для размещения, и увеличивает трудозатраты. Однако польза от такой обработки, связанная со снижением черточек и повышением качества готовой продукции, очевидна".

Однако лазерное резание позволяет экономить материал благодаря малой ширине реза и минимально его деформировать, добиваться идеальной поверхности стыка. В целом, скорость лазерного резания, качество кромок и чистота поверхностей реза, зависят от параметров лазерного излучения, газодинамических характеристик струи и физико-химических свойств. Сегодня активно ведутся научные исследования по разработке методики лазерного резания металлов большой толщины, которая пока не внедрена в производство.

Плазменное резание. Современные установки плазменного резания, напротив, позволяют выполнять резание спецстали толщиной до 100 мм (чтобы увеличить диапазон толщины материала до 200 мм, плазменное резание применяют в совокупности с газопламенной). С помощью этой технологии можно разрезать даже легированную сталь. Метод отличается скоростью и производительностью, а также размерной точностью и меньшей зоной нагрева металла, по сравнению с автогенным резанием. Кроме того, сегодня аппараты для плазменного резания - это высокоскоростные машины с программным управлением, которые позволяют автоматизировать процесс.

легко плазменное резание заключается в локальном расплавлении металла в зоне реза и выдувании его потоком обжатой воздухом электрической дуги, температура которой достигает 15 000–20 000 0с. Эта технология, в отличие от обычной газовой, не требует использования взрывоопасных баллонов.

В отличие от лазерной плазменную сварку конструкций можно выполнять даже без механической обработки и при этом получать хорошее качество кромок, что, естественно, снижает расходы на производство.

Механическая обработка. Когда нужно резание небольших объемов спецстали и нет существенных требований к качеству раскроя, как и раньше используют механическое резание. Для нее, как правило, применяются стандартные електроинструменти - циркуляционная пила, болгарка, ножницы гильотин, абразивные диски, которые вращаются, и другое. Циркуляционная пила применяется для резания профильного металлопроката небольшого размера. С ее помощью можно получить ровный качественный срез с минимальными допусками. Для листовой спецстали обычно применяется резание (рубка) гильотиной. Это достаточно точный вид резкие.

Методы повышения качества обработки стали

Улучшить свойства сталей специального назначения можно с помощью современных технологий прокатки. Да, на линии Deadflat (прокатка, которая корректирует) готовые письма обрабатываются в холодном состоянии. Этот технологический процесс позволяет снять остаточное напряжение металла и улучшить его плоскостные характеристики: снизить шероховатость поверхности и увеличить ее плоскостную. Линий Deadflat в мире пока ограничено количество: одна из них установлена на заводе Ruukki в Финляндии.

Несколько лет назад эта компания инвестировала 20 млн. Евро в строительство сервисного металлоцентра (СМЦ) в Санкт-Петербурге, где осуществляются практически все наиболее востребованные операции из сталями. В конце прошлого года Ruukki запустила на СМЦ новую линию поперечного резания FAGOR, которое позволяет резать материалы рабочей толщины до 3 мм (это на 1,5 мм больше в сравнении с используемыми раньше), максимальная ширина писем -1600 мм (сегодня – 1250 мм), максимальная длины писем - 6000 мм (при сегодняшних 2500 мм). На линии установлен размотчик на 16 тонн (максимальный вес рулона сегодня -12 тонн). Современное оборудование СМЦ позволяет изготовлять конечный продукт, который выдерживает все европейские стандарты. Да, на линии резания установлено 21 правильный валик, благодаря чему плоскостная писем в два разы превышает требования стандартов DIN. Линия полностью автоматизирована и оснащена современными средствами контроля и управления, потому оператор в любой момент может внести корректировку в производственный процесс.

Сталь специального назначения – достаточно востребован продукт даже в условиях кризиса и снижения объемов производства. Очевидно, что качество изделий из такого проката должно обеспечиваться современными результативными технологиями. Только такой подход способен экономически и эффективно обработать ценный материал и дать реальное конкурентное преимущество в сложной экономической ситуации.

Елена Гришина

Похожие статьи: