Сучасні технології обробки спецсталей

Потреба в сталях спеціального призначення росте день від дня: сьогодні їх потребують не тільки "традиційні" галузі - оборонна і авіаційна, але і будівництво (переважно висотне), машинобудування та інші. Поза сумнівом, ці продукти недешеві, оскільки для їх виготовлення потрібна значна кількість ресурсів. Проте, попит ростиме і далі, оскільки характеристики металу часто дозволяють різко скоротити матеріаломісткість і собівартість виробів, що випускаються. Саме ці аргументи деколи є вирішальними, щоб упровадити спецсталі у виробництво.

Що таке сталь спеціального призначення?

Згідно визначенню, сталі спеціального призначення – це прокат на основі заліза, що відрізняється особливими властивостями, обумовленими або хімічним складом, або особливим способом виробництва, або способом обробки. До цієї категорії відносяться вуглецеві стали: якісні конструкційні, інструментальні, термічно зміцнені, для холодного штампування і ін. В більшості випадків спецсталі містять легуючі елементи - наприклад, марганець, хром, молібден, вольфрам і ін., Які спеціально вводять в сплав, щоб отримати необхідну структуру, будову, физико-хімічні і механічні властивості. Вміст в сталі легуючих речовин може варіюватися від тисячних доль до декількох десятків відсотків.

До складу спецсталі входить мінімальна кількість фосфору і кремнію, а тому вона володіє хорошою здібністю до гарячого цинкування і до гибке і може оброблятися за допомогою як механічного різання, так і плазмовою.

Виробництво спецсталей вимагає участі висококваліфікованих кадрів, застосування сучасних методів контрольованого плющення і термічної обробки продукції, використання значної кількості енергії. Словом, тільки високі технології можуть забезпечити задані характеристики кінцевого продукту.

Методи обробки спецсталей

Лазерне різання. Для спецсталі з високою площинною і низькою шорсткістю може застосовуватися лазерне різання, після якого прокат не вимагає додаткової обробки. Лазерна зварка дозволяє формувати гладкі стики виробів з вуглецевих і легованих сталей товщиною до 10 мм і успішно використовується для зварки виробів, товщина яких не перевищує 1 мм.

Наприклад, ця технологія широко використовується в машинобудуванні або автомобілебудуванні. Так, характеристики "лазерних" спецсталей, вживаних для виробництва зубчатих коліс, дозволяють не шліфувати кромку після різання, а сам процес здійснюється на 20% швидше, ніж у разі "традиційних" сталей. Затребуваний такий прокат і в енергетиці – так, сталь лінійки Laser 420 МС вибрав найбільший світовий виробник енергетичних установок ВАТ "Силові машини" для енергоблоків чилійською ГЕС "Ла Ігера".

Варто сказати, що лазерне різання ефективне, перш за все, для обробки тонких листів, товщина яких не перевищує 5 мм і відрізняється стабільно високою якістю реза. Вона використовується для отримання як площинних ("2d лазерне різання"), так і об'ємних деталей("3d лазерне різання"). Їх розкрій може проводитися з точністю до 0,1 мм. Але при цьому потрібна ретельна обробка поверхні матеріалу, що розрізає, і зняття залишкової напруги в розкроюваному листі. "При використанні лазерної обробки, - говорить Юрій Нахумовіч, менеджер компанії Ruukki (провідного європейського постачальника рішень з металу для будівництва і машинобудування), - дуже важлива площинна листа (переважно використовувати спеціальні, "лазерні" сорти почали) і відсутність залишкової механічної напруги. Вони небезпечні тим, що в какой- те момент відрізуваний лист може різко розігнутися і ударити по лазерній головці (яка коштує близько 50 тис. Євро!), Пошкодивши її. Виходом є зняття подібної напруги за допомогою спеціального устаткування – правильних блоків. Природно, це вимагає певних витрат, оскільки додаткове устаткування потребує площ для розміщення, і збільшує трудовитрати. Проте користь від такої обробки, пов'язана із зниженням рисок і підвищенням якості готової продукції, очевидна".

Проте лазерне різання дозволяє економити матеріал завдяки малій ширині реза і мінімально його деформувати, добиватися ідеальної поверхні стику. В цілому, швидкість лазерного різання, якість кромок і чистота поверхонь реза залежать від параметрів лазерного випромінювання, газодинамічних характеристик струменя і физико-хімічних властивостей. Сьогодні активно ведуться наукові дослідження по розробці методики лазерного різання металів великої товщини, яка поки не упроваджена у виробництво.

Плазмове різання. Сучасні установки плазмового різання, навпаки, дозволяють виконувати різання спецсталі товщиною до 100 мм (щоб збільшити діапазон товщини матеріалу до 200 мм, плазмове різання застосовують в сукупності з газополум'яною). За допомогою цієї технології можна розрізати навіть леговану сталь. Метод відрізняється швидкістю і продуктивністю, а також розмірною точністю і меншою зоною нагріву металу в порівнянні з автогенним різанням. Крім того, сьогодні апарати для плазмового різання - це високошвидкісні машини з програмним управлінням, що дозволяють автоматизувати процес.

легко-плазмове різання полягає в локальному розплавленні металу в зоні реза і видуванні його потоком обжатої повітрям електричної дуги, температура якої досягає 15 000–20 000 0с. Ця технологія, на відміну від звичайної газової, не вимагає використання вибухонебезпечних балонів.

На відміну від лазерної плазмову зварку конструкцій можна виконувати навіть без механічної обробки і при цьому отримувати хорошу якість кромок, що, природно, знижує витрати на виробництво.

Механічна обробка. Коли потрібне різання невеликих об'ємів спецсталі і немає істотних вимог до якості розкроу, як і раніше використовують механічне різання. Для неї, як правило, застосовуються стандартні електроінструменти - циркуляційна пила, болгарка, ножиці гільйотин, абразивні диски, що обертаються, і інше. Циркуляційна пила застосовується для різання профільного металопрокату невеликого розміру. З її допомогою можна отримати рівний якісний зріз з мінімальними допусками. Для листової спецсталі зазвичай застосовується різання (рубка) гільйотиною. Це достатньо точний вигляд різкі.

Методи підвищення якості обробки стали

Поліпшити властивості сталей спеціального призначення можна за допомогою сучасних технологій плющення. Так, на лінії Deadflat (плющення, що коректує) готові листи обробляються в холодному стані. Цей технологічний процес дозволяє зняти залишкову напругу металу і поліпшити його площинні характеристики: понизити шорсткість поверхні і збільшити її площинну. Ліній Deadflat в світі поки обмежена кількість: одна з них встановлена на заводі Ruukki у Фінляндії.

Кілька років тому ця компанія інвестувала 20 млн. Євро в будівництво сервісного металлоцентра (СМЦ) в Санкт-Петербурзі, де здійснюються практично всі найбільш затребувані операції із сталямі. В кінці минулого року Ruukki запустила на СМЦ нову лінію поперечного різання FAGOR, що дозволяє різати матеріали робочої товщини до 3 мм (це на 1,5 мм більше порівняно з використовуваними раніше), максимальна ширина листів -1600 мм (сьогодні – 1250 мм), максимальна довжини листів - 6000 мм (при сьогоднішніх 2500 мм). На лінії встановлений розмотувальник на 16 тонн (максимальна вага рулону сьогодні -12 тонн). Сучасне устаткування СМЦ дозволяє виготовляти кінцевий продукт, який витримує всі європейські стандарти. Так, на лінії різання встановлено 21 правильний валик, завдяки чому площинна листів в два рази перевищує вимоги стандартів DIN. Лінія повністю автоматизована і оснащена сучасними засобами контролю і управління, тому оператор у будь-який момент може внести коректування до виробничого процесу.

Сталь спеціального призначення – достатньо затребуваний продукт навіть в умовах кризи і зниження обсягів виробництва. Очевидно, що якість виробів з такого прокату повинна забезпечуватися сучасними результативними технологіями. Тільки такий підхід здатний економічно і ефективно обробити цінний матеріал і дати реальну конкурентну перевагу в складній економічній ситуації.

Олена Грішина

Схожі статті: