Podczas obróbki metalu stosowane są różne materiały przedmiotu obrabianego. Różne materiały mają różną charakterystykę tworzenia i usuwania cięcia. Jak opanować właściwości różnych materiałów? Materiały metalowe zgodne z normą ISO są podzielone na 6 różnych grup typów, każdy typ ma unikalne cechy pod względem obrabialności, a w tym artykule podsumowano je osobno.
Materiały metalowe dzielą się na 6 kategorii:
(1) Stal P
(2) M-stal nierdzewna
(3) Żeliwo K
(4) Metale N-nieżelazne
(5) Stop żaroodporny S
(6) Stal hartowana H
zdjęcie
↑↑Charakterystyka cięcia różnych materiałów↑↑
01-Stal P
Co to jest stal?
- Stal jest największą grupą materiałową w obróbce skrawaniem metali.
- Stal może być stalą niehartowaną lub hartowaną i odpuszczaną (twardość do 400HB).
- Stal jest stopem, którego głównym składnikiem jest żelazo (Fe). Jest wytwarzany w procesie wytapiania.
- Zawartość węgla w stali niestopowej jest mniejsza niż 0,8%, tylko Fe i żadnych innych pierwiastków stopowych.
- Zawartość węgla w stali stopowej jest mniejsza niż 1,7% i dodawane są pierwiastki stopowe, takie jak Ni, Cr, Mo, V, W itp.
zdjęcie
Obszary zastosowań: W zakresie obróbki skrawaniem metali największą grupą materiałową jest grupa P, gdyż obejmuje ona kilka różnych obszarów przemysłowych.
Materiały są zazwyczaj materiałami dającymi długi wiór, które tworzą ciągłe, stosunkowo jednolite wióry. Specyficzny układ wiórów zależy zwykle od zawartości węgla.
– Twardy, lepki materiał o niskiej zawartości węgla =.
– Materiał kruchy=o wysokiej zawartości węgla.
Charakterystyka przetwarzania:
- Materiały dające długie wióry.
- Kontrola wiórów jest stosunkowo łatwa i płynna.
- Stal miękka jest lepka i wymaga ostrej krawędzi tnącej.
- Jednostkowa siła skrawania kc: 1500~3100 N/mm²
- Siła skrawania i moc wymagana do obróbki materiałów ISO P mieszczą się w ograniczonym zakresie.
zdjęcie
02-M stal nierdzewna
Co to jest stal nierdzewna?
- Stal nierdzewna jest materiałem stopowym zawierającym co najmniej 11% ~ 12% chromu.
- Zawartość węgla jest zazwyczaj bardzo niska (maksymalnie wynosząca 0,01%).
- Głównymi stopami są Ni (nikiel), Mo (molibden) i Ti (tytan).
- Tworzy gęstą warstwę Cr2O3 na powierzchni stali, czyniąc ją odporną na korozję.
zdjęcie
Obszary zastosowań: Grupa M obejmuje większość zastosowań w przemyśle naftowym i gazowym, armaturze rurowej, kołnierzach, przemyśle przetwórczym i przemyśle farmaceutycznym.
Kształt wióra: Materiał tworzy nieregularne, łuszczące się wióry, które umożliwiają zastosowanie większych sił skrawania niż w przypadku zwykłej stali. Istnieje wiele różnych rodzajów stali nierdzewnej. Skuteczność łamania wiórów (od łatwego do prawie niemożliwego) różni się w zależności od właściwości stopu i obróbki cieplnej.
Charakterystyka przetwarzania:
- Materiały dające długie wióry.
- Kontrola wiórów jest stosunkowo płynna w przypadku ferrytu i trudniejsza w przypadku austenitu i duplexu.
- Jednostkowa siła skrawania: 1800 ~ 2850 N/mm²
- Wysokie siły skrawania, narost na krawędzi, hartowanie cieplne i zgniotowe podczas obróbki.
zdjęcie
03-Żeliwo K
Co to jest żeliwo?
- Istnieją 3 główne rodzaje żeliwa: żeliwo szare (GCI), żeliwo sferoidalne (NCI) i żeliwo z grafitem kompaktowym (CGI).
- Żeliwo składa się głównie z Fe-C i ma stosunkowo wysoką zawartość krzemu (1% ~ 3%).
- Zawartość węgla przekracza 2%, co stanowi maksymalną rozpuszczalność C w fazie austenitu.
- Cr (chrom), Mo (molibden) i V (wanad) dodaje się w celu utworzenia węglików, które zwiększają wytrzymałość i twardość, ale zmniejszają skrawalność.
zdjęcie
Obszary zastosowania: Grupa K jest stosowana głównie w częściach samochodowych, produkcji maszyn i przemyśle żelaznym.
Kształt wióra: Materiały różnią się kształtem wiórów, od prawie sypkich po długie wióry. Moc potrzebna do przetworzenia tej grupy materiałów jest zwykle niewielka.
*Uwaga: Istnieje duża różnica pomiędzy żeliwem szarym (zwykle wióry są prawie sypkie) a żeliwem sferoidalnym, przy czym łamanie wiórów w przypadku tego ostatniego jest często podobne do łamania stali.
Charakterystyka przetwarzania:
- Materiały o krótkich wiórach.
- Dobra kontrola wiórów we wszystkich warunkach pracy.
- Jednostkowa siła skrawania: 790 ~ 1350 N/mm²
- Obróbka z większymi prędkościami powoduje zużycie ścierne.
- Średnia siła skrawania.
zdjęcie
04-N metale nieżelazne
Co to są materiały z metali nieżelaznych?
- Do tej kategorii zaliczają się metale nieżelazne, metale miękkie o twardości poniżej 130 HB.
- Największą część stanowią stopy metali nieżelaznych (Al) zawierające prawie 22% krzemu (Si).
- Miedź, brąz, mosiądz.
zdjęcie
Obszary zastosowań: Produkcja samolotów i producenci kół samochodowych ze stopów aluminium zajmują główną pozycję w Grupie N.
Chociaż moc wymagana na cal sześcienny jest niska, aby uzyskać wysoką wydajność usuwania metalu, nadal konieczne jest obliczenie maksymalnej wymaganej mocy.
Charakterystyka przetwarzania:
- Materiały dające długie wióry.
- W przypadku stopów kontrola wiórów jest stosunkowo łatwa.
- Metale nieżelazne (Al) są lepkie i wymagają stosowania ostrych krawędzi skrawających.
- Jednostkowa siła cięcia: 350 ~ 700 N/mm²
- Siła skrawania i moc wymagana do obróbki materiałów ISO N mieszczą się w ograniczonym zakresie.
zdjęcie
05-S stop żaroodporny
Co to jest stop żaroodporny?
- Stopy żaroodporne (HRSA) obejmują wiele materiałów wysokostopowych na bazie żelaza, niklu, kobaltu lub tytanu.
Grupa: Na bazie żelaza, Na bazie niklu, Na bazie kobaltu
Warunki pracy: wyżarzanie, obróbka cieplna przesycająca, obróbka starzeniowa, walcowanie, kucie, odlewanie.
Właściwości: Wyższa zawartość stopu (kobaltu niż niklu) zapewnia lepszą odporność na ciepło, wyższą wytrzymałość na rozciąganie i wyższą odporność na korozję.
zdjęcie
Obszary zastosowań: Materiały grupy S, które są trudne w obróbce, są stosowane głównie w przemyśle lotniczym, turbinach gazowych i generatorach.
Asortyment jest szeroki, ale zwykle występują duże siły skrawania.
Charakterystyka przetwarzania:
- Materiały dające długie wióry.
- Trudności w kontroli wiórów (postrzępione wióry).
- W przypadku ceramiki wymagany jest ujemny kąt natarcia, a w przypadku węglika dodatni kąt natarcia.
- Jednostkowa siła skrawania:
Dla stopów żaroodpornych: 2400~3100 N/mm²
Dla stopu tytanu: 1300~1400 N/mm²
- Wymaga dużych sił i mocy skrawania.
zdjęcie
06-Stal hartowana H
Co to jest stal hartowana?
- Z punktu widzenia obróbki, stale hartowane stanowią najmniejszą grupę.
- This group includes quenched and tempered steels with hardness >45 ~ 65 HRC.
- Ogólnie rzecz biorąc, zakres twardości toczonych twardych części wynosi zazwyczaj od 55 do 68 HRC.
zdjęcie
Obszary zastosowania: Stale hartowane z grupy H znajdują zastosowanie w różnorodnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł motoryzacyjny i jego podwykonawców, a także budowa maszyn i produkcja form.
Kształt wiórów: zwykle ciągłe, rozżarzone do czerwoności wióry. Ta wysoka temperatura pomaga obniżyć wartości kc1, co jest ważne, aby pomóc w rozwiązaniu problemów związanych z aplikacjami.
Charakterystyka przetwarzania:
- Materiały dające długie wióry.
- Stosunkowo dobra kontrola wiórów.
- Wymaga ujemnego kąta natarcia.
- Jednostkowa siła skrawania: 2550 ~ 4870 N/mm²
- Wymaga dużych sił i mocy skrawania.
