Особенности обработки термопластичных материалов

Работа с такими материалами требует особого подхода, ведь их механические параметры сильно зависят от нагрева. При комнатной температуре они обладают достаточной твердостью, но при сравнительно небольшом повышении теплового режима становятся чрезвычайно пластичными. Это свойство кардинально отличает их от сталей и многих цветных сплавов.

Основную группу этих материалов составляют легкоплавкие элементы: свинец, олово, цинк и их соединения. Температура их плавления лежит в интервале от 232 градусов Цельсия для олова до 420 для цинка. Алюминиевые сплавы также демонстрируют подобное поведение, хоть и имеют более высокую точку плавления. Их прочность при нагреве до 250-300°C может снижаться в несколько раз.

Для успешного точения или фрезерования критически необходимо отводить тепло от зоны реза. Применение стандартных охлаждающих жидкостей часто не дает нужного результата. Более эффективным методом служит использование сжатого воздуха, который одновременно охлаждает и удаляет стружку. Иногда приходится применять специализированные эмульсии, разработанные для цветных металлов.

Рекомендуемая скорость резания для свинца обычно не превышает 200 метров в минуту. Для цинковых сплавов этот показатель можно поднять до 300-400 м/мин. Подачу следует устанавливать в районе 0,1-0,2 миллиметра на оборот. Это предотвращает налипание материала на режущую кромку и обеспечивает удовлетворительное стружкообразование.

Выбор инструмента имеет первостепенное значение. Твердые сплавы марок H10 или H20 показывают хорошие результаты при работе с алюминиевыми соединениями. Для чистовой обработки свинца и цинка успешно применяют быстрорежущую сталь Р6М5. Угол заострения резца должен быть увеличен до 20-25 градусов для улучшения теплоотвода.

Геометрия режущей части инструмента требует тщательной проработки. Передний угол лучше выдерживать в пределах 20-30°, а задний – 10-12°. Это создает благоприятные условия для схода стружки и минимизирует деформацию поверхностного слоя заготовки. Радиус при вершине рекомендуется делать не более 0,5 миллиметра.

Специфической проблемой становится образование нароста на кромке инструмента. Это явление приводит к ухудшению шероховатости и потере точности размеров. Для борьбы с ним применяют полировку передней поверхности пластины до зеркального блеска. Использование острых, без фасок, кромок тоже дает положительный эффект.

Требования к шероховатости поверхности диктуют применение доводочных операций. Припуск на чистовую стадию должен составлять 0,2-0,3 миллиметра на сторону. Скорость резания на финишном проходе увеличивают на 20-25% по сравнению с черновой стадией. Это позволяет добиться параметра Ra 1,25-0,63 мкм.

Сверление отверстий сопряжено с риском заклинивания стружки в зоне реза. Спиральные сверла с шлифованной стружечной канавкой и большим углом наклона helix 35-40° решают эту задачу. Подачу при сверлении стоит ограничить 0,15-0,2 мм/об. Периодический подъем инструмента для очистки канавок обязателен.

Нарезание резьбы выполняют на пониженных оборотах шпинделя, не более 100-150 об/мин. Резьбовые гребенки и плашки должны иметь острую заточку. Использование смазочно-охлаждающих материалов на основе керосина или светлых масел значительно улучшает качество витков. За один проход снимают не более 0,1-0,15 мм.

Фрезерование плоскостей ведут фрезами с положительным передним углом и увеличенным числом зубьев. Это обеспечивает чистый срез без вырывания материала. Осевая глубина резания может достигать 5-8 миллиметров при радиальной 0,5-1 мм. Стружка должна отводиться мощным воздушным потоком.

Шлифование применяют с осторожностью из-за риска засаливания круга. Используют связку керамического инструмента с открытой структурой и зернистостью 25-40. Подача при врезном шлифовании не должна превышать 0,005-0,01 мм за ход стола. Интенсивное охлаждение эмульсией обязательно для отвода тепла.

Контроль температуры заготовки в процессе работы – обязательное условие. Превышение порога в 80-100°C для цинковых сплавов ведет к необратимой деформации детали. Контактные пирометры или термокраски помогают оперативно отслеживать тепловое состояние. Допустимый нагрев для оловянно-свинцовых соединений еще ниже, около 50°C.

Крепление заготовок в патроне или на столе станка требует особой внимательности. Усилие зажима должно быть минимально необходимым для надежной фиксации. Чрезмерное давление приведет к остаточной деформации тонкостенных конструкций. Использование мягких прокладок из меди или алюминия защищает поверхность от повреждений.

Обработка термопластичных металлов требует глубокого понимания их физических свойств и тщательного подбора режимов. Соблюдение нормативных параметров скорости, подачи и глубины резания позволяет добиться стабильного качества продукции. Правильный выбор инструментальной оснастки и методов охлаждения гарантирует эффективность всего технологического процесса.