Сверление нержавейки режимы резания

Развитие промышленности и высокие требования сертификации продукции на международных рынках приводят к широкому применению качественных нержавеющих сталей. Конструкторы при создании проектов предпочитают сварочные соединения отдельных узлов.

Соединение болтовое, заклепочное от этого не пострадало и часто используется в современных конструкциях. Сверление нержавеющей стали может понадобиться для создания технологических отверстий. Представленный в этой статье материал даст общие понятия и особенности этого процесса с антикоррозионными сплавами.

Подготовительные работы

Подготовительные работы заключаются в устранении некоторых негативных факторов, сопряженных со сверлением нержавейки. Рассмотрим, какие свойства вносят трудности в этот процесс:

• Химический состав нержавеющих марок стали способствует повышению пластичности металла. Стружка при сверлении таких сталей налипает на сверло, от этого режущие кромки исключаются из процесса, а на стенках внутри неоконченного отверстия образуется наклеп. Такой поверхностный наклеп затрудняет дальнейшую обработку и меняет физические свойства в этом месте.
• Отвод тепла от нагретого вращением и резанием сверла происходит по поверхности металла. Не проводя предупредительных мероприятий можно получить окрашенный в цвета побежалости участок вокруг сверления. Кроме испорченной декоративной поверхности, это уменьшает коррозионную сопротивляемость и требует дополнительных технологических операций для восстановления заданных параметров.

Чтобы избежать описанных выше недостатков, перед сверлением необходимо решить как будет остужаться поверхность и что сделать для исключения налипания стружки. Среди действенных методов подойдет вода. Если объем просверливаемого металла больше чем одно отверстие диаметром 10мм в листе толщиной 2мм, то следует подумать об охлаждении маслом или специальной эмульсией.

Внимание. Охлаждение водой при сверлении нержавейки производится во время самого процесса. Охлаждение путем опускания горячего сверла в баночку, стоящую рядом, приводит к закалке и отпуску металла и потере основных свойств. Охлаждающая жидкость подается в точку контакта при сверлении. Для снижения расхода можно поставить резиновое кольцо на поверхность, окружив место контакта.

Режимы сверления

Правильный выбор режима сверления является залогом получения качественно выполненного отверстия. Основными составляющими скорость, подача и крутящий момент.

Скорость резания — условная величина, определяющая, как быстро вращается точка, расположенная на поверхности инструмента относительно его центра. Это означает, что для разных диаметров сверл нужно выбрать различные обороты, чтобы добиться одной и той же скорости резания.

Пример. Для стали 08Х13Н толщиной 10-15 миллиметров в справочнике указана скорость резания 20м/мин. При необходимости просверлить отверстие диаметром 1 мм скорость вращения шпинделя сверлильного станка должна составлять 6366 оборотов в минуту. Если отверстие сверлится диаметром 10 мм то обороты не должны превышать 637 оборотов за 60 секунд.

Подача сверла в металл означает величину перемещения в глубину просверливаемого отверстия за определенное количество оборотов. То есть это скорость погружения. Измеряется в миллиметрах за 1 оборот. Важно выдерживать рекомендуемые величины для получения качественного результата и уменьшения воздействия стружки на режущие кромки.

Крутящий момент, передающейся сверлу в процессе сверления, является важным фактором для сверла и материала, определяет выбор стали для сверла и состав охлаждающих жидкостей. Обычными словами, это нагрузка на сверло, возникающая вследствие сопротивления материала деформациям, создаваемым кромками сверла.

Выбор каждого из параметров обусловлен маркой нержавеющей стали, толщиной листа или детали, выбора оборудования, подбором способа охлаждения, материала сверла, шероховатости поверхности и прочих факторов. По основным маркам существует множество справочной литературы и режимных карт. Правильный подбор и высокая квалификация технолога, составляющего режимные карты, позволит избежать дополнительных обработочных операций и доводки, снижая себестоимость производства.

Сверла для нержавеющей стали.

Разнообразие сверлильного оборудования на сегодняшний день может поставить в тупик даже опытных специалистов.

Самыми распространенными являются кобальтовые сверла. Их название указывает на наличие кобальта в химическом составе сплава. Сверло по нержавеющей стали относится к изделиям из быстрорежущей стали. Повышение процентного содержания кобальта увеличивает красностойкость, сплав сохранят свои свойства после нагрева до температур красного каления. К ним относят инструментальную сталь Р6М5К5, основной материал для изготовления режущего инструмента для нержавейки на отечественных и зарубежных рынках.

Помимо материала важна сама конструкция сверла. Самые дорогие и качественные из них изготавливают при помощи технологии, когда канавки формируют на шлифовальных станках. Отсутствие деформационных напряжений делает их более крепким и расширяет режимные параметры сверления. Такие канавки не имеют микроскопических заусениц и упрощают выход стружки, предотвращая залипание бороздок. Угол затачивания сверла должен быть 135 градусов. Это приводит к снижению нагрузки.

Внимание. Отправившись в магазин за сверлом, не забудьте о том, что наличие кобальта в сверле не влияет на его цвет. Сверло не должно быть желтым, как утверждают продавцы. Это всего лишь рекламный трюк недобросовестных производителей.

Техника сверления

Сверление отверстия более 6 миллиметров необходимо производить в два этапа. Сначала сверлится отверстие диаметром до 5мм, а потом доводится до необходимого диаметра. Отсутствие внутренних напряжений перед сверлением упростят и расширят диапазон режимных параметров. Это продлит срок службы сверла, позволит избежать перегрева поверхности.

Перед тем как сверлить нержавеющую сталь выясните ее марку, толщину, рекомендуемые режимные параметры сверления. Определитесь с охлаждающей жидкостью. Если таковая отсутствует, можно использовать растительное масло (оливковое или подсолнечное), смалец, эмульсию хозяйственного мыла в воде.

Вопрос о том, как просверлить любую нержавейку в домашних условиях, обычно не возникает, если использовать для этих целей специальные сверла для нержавеющих сталей. Наряду с такими сверлами, которые позволяют быстро и качественно сформировать отверстие требуемого диаметра, необходимо использовать специальные охлаждающие составы, а также строго выдерживать технологические параметры.

На производстве для сверления нержавейки используют промышленные станки с подачей охлаждающей жидкости. В домашней мастерской приходится осваивать некоторые хитрые приемы

Смазочные материалы

Сверление отверстий в изделиях из нержавеющей стали, выполняемое обычным сверлом, может закончиться неудачей. Объясняется это тем, что стали, относящиеся к категории нержавеющих, отличаются повышенной вязкостью, поэтому их сверление, особенно выполняемое в домашних условиях, сопровождается значительным нагревом режущего инструмента и, как следствие, его выходом из строя.

Чтобы качественно и быстро сверлить нержавейку, учитывая все вышесказанное, необходимо использовать охлаждающий материал, который, кроме того, должен отличаться хорошими смазывающими свойствами.

При необходимости часто сверления нержавейки есть смысл оборудовать станок самодельной системой подачи жидкой смазки (в качестве насоса подойдет автомобильная помпа)

Наиболее распространенным составом, применяемым в качестве охлаждающей и смазывающей жидкости при сверлении отверстий в нержавеющей стали, является раствор, состоящий из машинного масла и серы. Для приготовления такого раствора может быть использована как коллоидная сера, так и сера для окуривания, которую часто называют «серный цвет».

В том случае, если сера, имеющаяся в вашем распоряжении, представляет собой мелкий порошок, ее можно сразу смешивать с машинным маслом без специальной подготовки. Если же вы приобрели кусковую серу, ее надо предварительно перетереть.

Можно сделать сверление стальных нержавеющих изделий более эффективным, если использовать для выполнения такой операции смазывающе-охлаждающую смесь, состоящую из серы и жирных кислот, которые можно получить самостоятельно в домашних условиях. Для этого необходимо сделать следующее:

• измельчить кусок хозяйственного мыла (можно использовать самое дешевое);
• смешать измельченное мыло с горячей водой и тщательно размешать полученную смесь;
• в полученный раствор добавить техническую соляную кислоту;
• дождаться, пока на поверхность полученного раствора начнут подниматься жирные кислоты;
• после этого добавить большое количество холодной воды;
• с поверхности раствора снять затвердевший ствол жирных кислот, которые в дальнейшем и используются для приготовления смазывающе-охлаждающего раствора.

Полученные при приготовлении жидкости для сверления жирные кислоты смешиваются с серой в соотношении 6:1. Используя раствор, сделанный по такому рецепту, можно легко просверлить изделие из нержавейки, отличающееся даже значительной толщиной. Естественно, что при выполнении такой процедуры следует придерживаться определенных технологических рекомендаций.

Полезные приемы при сверлении

Есть несколько несложных приемов, позволяющих качественно и быстро просверлить отверстие в нержавеющей стали. Перечислим наиболее распространенные из них.

• Сверление горизонтальных поверхностей из нержавейки лучше выполнять, предварительно пропуская сверло через смазывающую и охлаждающую жидкость, налитую в резиновую шайбу или пластиковую пробку, установленную непосредственно над местом расположения будущего отверстия.
• Если необходимо просверлить отверстие в стальной нержавеющей поверхности, расположенной вертикально, то в месте сверления можно закрепить шарик, изготовленный из парафина, который и обеспечит смазку режущего инструмента.
• Вне зависимости от того, будете вы сверлить нержавейку при помощи бытовой электрической дрели или промышленного оборудования, осуществлять такую технологическую операцию лучше на небольших оборотах режущего инструмента (100–600 об/мин). Использование даже очень качественной жидкости для смазки и охлаждения не сможет обеспечить качественный результат сверления нержавеющей стали, осуществляемого на больших оборотах.

Показателем правильного подбора скорости сверления нержавейки служит длинная стружка

Для того чтобы получить более подробное представление о том, как правильно просверлить детали из нержавейки, можно изучить данный процесс по видео.

Проблем со сверлением на невысоких оборотах не возникает, если для этого используется станок или дрель, на которых предусмотрена опция регулировки данного параметра. Если же такой опции нет, то нержавейку просверлить можно следующим образом.

• Электрический сверлильный инструмент запускается буквально на 1–2 секунды.
• После кратковременного пуска дрель сразу выключается.

Такой нехитрый технологический прием позволяет обеспечить невысокие обороты вращения режущего инструмента, что, собственно, и требуется для качественного сверления нержавейки.

Выбор сверла

Если вам требуется просверлить изделие из нержавейки, выбор сверла наряду с подбором соответствующей смазывающей и охлаждающей жидкости, а также технологии выполнения операции является важнейшей процедурой, определяющей качество конечного результата. До недавнего времени для сверления нержавеющих сталей использовались кобальтовые сверла.

Сверло кобальтовое для сверления нержавейки, чугуна и жаропрочных сталей без предварительной центровки

Кобальтовые сверла, которые были оснащены цилиндрическими хвостовиками, выпускались из сплавов марки Р6М5К5, а в отдельных случаях из стали Р18, в которой количество кобальта было ограничено 5%. Преимущества сверл, изготовленных из сплава, содержащего в своем химическом составе кобальт, заключаются в том, что данный химический элемент придает инструменту высокую твердость, что и позволяет ему достаточно легко просверлить любое изделие из нержавейки. Нормативным документом, в соответствии с которым выпускались такие инструменты, был ГОСТ 10902-77.

На сегодняшний день эти сверла уже не производятся промышленностью, и найти их на рынке непросто. Между тем современные производители выпускают множество аналогов для работы с нержавейкой, качество которых находится на высоком уровне. Если выбирать из таких инструментов, можно обратить внимание на сверла зарубежного производства, на которых стоит маркировка HSS-Co. Они выпускаются по стандарту DIN 338 и изготовлены из стали, в составе которой содержится не менее 5% кобальта. По сути, материал, из которого они сделаны, является аналогом сплавов марок Р18 и Р6М5К5.

Характерным отличием сверла с добавкой кобальта является более тупой угол заточки для облегчения центровки в начале сверления

Совершенно не обязательно использовать кобальтовый инструмент для того, чтобы просверлить в домашних условиях нержавейку. С такой задачей неплохо справляются и сверла, изготовленные из твердых сплавов. Отличаются такие сверла для нержавеющей стали не только материалом своего изготовления, но и очень острой заточкой режущей части (заточка выполняется с одной стороны). Следует, однако, учитывать, что стоят они достаточно дорого и приобрести их в обычных строительных магазинах не всегда реально.

Заточка режущей кромки сверла различается для мягких и твердых металлов

Если вам надо просверлить отверстие в нержавейке, воспользуйтесь несколькими рекомендациями, которые позволят вам выполнить такую процедуру без особых проблем.

• Если толщина изделия из нержавеющей стали, которое необходимо просверлить, превышает 6 мм, то выполнять такую процедуру лучше всего по двойному методу. Суть данного метода заключается в том, что в нержавейке сначала сверлится отверстие небольшого диаметра, а только после этого его рассверливают до необходимого размера.
• В том случае, если толщина изделия небольшая (1–2 мм), просверлить в нем отверстие можно при помощи обычного сверла по металлу, режущая часть которого затачивается под углом 120°. Очень важно выполнять операцию на небольших оборотах (до 100 об/мин), тогда инструмент не будет сильно перегреваться и не выйдет из строя.
• Если отверстие требуется просверлить в изделии из нержавеющей стали, толщина которого менее 1 мм, то для этого лучше использовать сверла ступенчатой конструкции. Применение такого инструмента, который можно приобрести во многих строительных магазинах, позволяет получать качественные отверстия даже в очень тонких деталях.

Если вы собрались просверлить отверстие в нержавеющей стали, но раньше никогда этого не делали, не стоит ограничиваться только теоретической информацией. Желательно также посмотреть видео на эту тему, которое несложно найти в интернете. Кроме того, берясь за решение такой непростой задачи, желательно запастись качественным режущим инструментом и соответствующим оборудованием.

Специальные сверла по нержавеющей стали и охлаждающие составы для них позволяют достаточно быстро и комфортно сделать отверстие требуемого размера в "нержавейке".

1 Сверление нержавеющей стали – выбираем смазку

Многие домашние умельцы, привыкшие делать в быту все своими руками, очень удивляются, когда им не удается при помощи обычного сверла просверлить отверстие в "нержавейке". Такая сталь от других металлов отличается повышенной вязкостью, поэтому сверло практически сразу же нагревается, как только человек начинает обрабатывать изделие из нержавеющего сплава.

А это означает, что операция может пройти успешно лишь в том случае, если вы позаботитесь о качественном охлаждении сверлящего инструмента.

Для охлаждения приспособления, используемого для сверления отверстий в "нержавейке", обычно используется специальный смазочный состав, состоящий из серы и машинного масла. Серу можно применять как коллоидную, так и особую для окуривания. В строительных магазинах последняя продается именно под названием "для окуривания" (иногда может называться "серный цвет"). Ее, как правило, допускается использовать без каких-либо дополнительных приготовлений. Если же вы приобрели серу крупных фракций, ее следует сначала тщательно перетереть и только после этого смешивать с машинным маслом.

Сверление отверстий в конструкциях из нержавеющей стали будет в разы эффективнее при эксплуатации охлаждающего состава, сделанного на основе жирных кислот и все той же серы. Указанные кислоты не нужно нигде покупать, сделайте их сами. Для этого возьмите самое дешевое хозяйственное мыло, размельчите его, а затем высыпьте получившуюся смесь в горячую воду. В эту композицию добавляют соляную техническую кислоту и ждут до тех пор, пока на поверхность не начнут всплывать нужные нам жирные кислоты.

Как только кислоты поднимутся наверх, необходимо налить в емкость, где производится операция, холодной воды (жалеть ее не нужно, чем больше нальете, тем лучше). В результате начнет происходить затвердевание жирных кислот, и их можно будет без малейших затруднений снять с поверхности жидкости. Озвученный процесс выделения требуемых соединений (мыло в горячую воду – охлаждение – снятие кислот) можно повторять несколько раз (3–5).

Смешивание жирных соединений с коллоидной либо "окуривающей" серой осуществляется с соблюдением пропорции шесть к одному. То есть на одну часть серы необходимо добавлять шесть частей кислот. Профессионалы уверяют, что с таким охлаждающим составом просверлить "нержавейку" любой толщины будет несложно (если, конечно, вы будете соблюдать и другие рекомендации, о которых мы расскажем ниже).

2 Тонкости сверления нержавеющей стали

В тех случаях, когда выполняется сверление отверстий в горизонтальной плоскости, подготовленную жидкость для охлаждения рекомендуется наливать в небольшую шайбу из резины либо в пробку и осуществлять процедуру через нее. При обработке вертикальных конструкций можно на места сверления отверстий прикреплять шарик из парафина. Это существенно облегчит процесс – вы сможете легко просверлить изделие, находящееся в неудобном пространственном положении.

Другая особенность сверления отверстий в "нержавейке" заключается в том, что сверлильный станок либо электрическую дрель, которые используются для осуществления процедуры, нужно ставить на минимальные обороты. Их число может варьироваться от 100 до 600 в минуту. Если вы зададите большее количество оборотов, даже качественный смазочный состав не сможет эффективно охлаждать рабочий инструмент.

При использовании дрели, оснащенной регулятором электронного типа, выставить требуемые обороты несложно. Больше проблем возникает, когда такого регулятора на инструменте нет. Но и в подобной ситуации есть выход: запускайте электродрель ненадолго (буквально на 1–2 секунды); сразу отжимайте "Пуск". За столь малое время ее коллекторный мотор не сможет набрать большие обороты.

3 Выбираем сверла для выполнения отверстий в нержавеющей стали

Вы подготовили охлаждающую смазку, изучили все рекомендации по правильному сверлению "нержавейки", и теперь можно переходить к самому главному – подбору специального сверла. Без него просверлить неподатливый металл не получится. В советские времена для работы с нержавеющей сталью всегда использовали кобальтовые сверла с хвостовиком цилиндрической формы Р6М5К5. Изготавливались они по Государственному стандарту 10902–77. Также применялись сверла Р18 с содержанием кобальта на уровне пяти процентов.

Сейчас найти такие приспособления для сверления отверстий практически нереально. Но это не беда, так как строительный рынок предлагает нам массу их зарубежных аналогов. Импортный сверлильный инструмент выпускается по DIN 338 и имеет маркировку HSS-Co, из которой становится понятным, что в материале сверла содержится не менее пяти процентов кобальта (аналогично Р18 и Р6М5К5). Именно кобальт придает инструменту требуемую твердость и позволяет сравнительно легко сверлить "нержавейку".

Кроме того, хороший эффект обработки нержавеющих сплавов демонстрирует твердосплавный сверлильный инструмент по металлу. Такие сверла характеризуются острым углом заточки (она делается с одной стороны). Но приобрести их непросто, далеко не во всех строительных магазинах они продаются. Да и стоимость подобных приспособлений объективно высока.

Несколько советов по вопросам сверления "нержавейки":

• Если вы сверлите толстую сталь (более шести миллиметров), желательно выполнять процесс по двойной методике. Суть ее в том, что сначала необходимо сделать маленькую "дырочку" сверлом с малым диаметром и только потом применять инструмент с требуемым сечением.
• Сверление изделий толщиной 1–2 миллиметра допускается производить обычными видами сверл по металлу на малых оборотах (до 100 в минуту), но при условии, что режущая кромка данного инструмента заточена примерно на 120 градусов.
• Обработка нержавеющей стали толщиной менее одного миллиметра должна осуществляться ступенчатыми сверлами, которые обеспечивают идеально круглые отверстия без задиров на их концах.