Что такое «обрабатываемость» и как она измеряется?

Производственный процесс обработки универсальное и эффективное средство для резки металла и пластика. Он позволяет создавать очень мелкие детали с жесткими допусками и очень экономичен при изготовлении прототипов и небольших партий деталей.

Однако механическая обработка не работает одинаково хорошо для всех материалов. Поскольку в процессе используется мощный вращающийся режущий инструмент. для удаления участков материала материал должен быть достаточно мягким, чтобы режущий инструмент мог проникнуть в него — в противном случае будет поврежден сам инструмент и пострадает качество детали. Однако слишком мягкий материал будет деформироваться нежелательным образом при контакте с режущим инструментом, что приведет к деформации и неэффективности деталей.

Легкость, с которой металл можно резать режущим инструментом, называется обрабатываемостью. . Но поскольку существует множество факторов, определяющих обрабатываемость металла, характеристику трудно измерить количественно. В этой статье рассматриваются основы обрабатываемости:что это такое, какие материалы лучше всего поддаются обработке, как можно повысить обрабатываемость и как измеряется обрабатываемость.

Что такое обрабатываемость?

Обрабатываемость – это мера простоты или сложности которым можно разрезать материал с режущим инструментом . Материал, который можно резать с минимальным усилием, не вызывая деформации окружающих участков, лучше поддается механической обработке, чем тот, который требует больших усилий и вызывает большую деформацию.

На практике использование материалов с хорошей обрабатываемостью дает краткосрочные и долгосрочные преимущества. . В краткосрочной перспективе использование поддающихся механической обработке материалов может привести к созданию более качественных деталей. с жесткими допусками, минимальной деформацией и хорошей обработкой поверхности. Их также можно изготовить быстрее, чем детали из труднообрабатываемых материалов. В долгосрочной перспективе использование материалов, поддающихся механической обработке, приводит к снижению износа инструмента и более длительному сроку службы. , что в конечном счете сэкономит деньги ремонтным мастерским.

Так почему же машинисты никогда не используют только наиболее поддающиеся обработке материалы? Проблема в том, что обрабатываемость часто достигается за счет качества материала. , наоборот. Прочные материалы обычно труднее резать, чем слабые, поэтому инженерам часто приходится искать компромисс между обрабатываемостью и производительностью.

Обрабатываемость данного материала зависит как от научных физических свойств группы материалов (из каких элементов она состоит) и условия конкретного рабочего материала (как он был сделан). Физические свойства материала фиксированы, но состояние заготовки может сильно различаться.

Физические свойства включают:

• Закалка
• Тепловое расширение
• Теплопроводность
• Модуль упругости

Факторы условий включают:

• Микроструктура
• Размер зерна
• Термическая обработка
• Твердость
• Прочность на растяжение

Обрабатываемые материалы

Алюминий

Один из наиболее подходящих материалов для механической обработки, алюминий относительно недорог и изготавливается из ряда распространенных сплавов. 6061 является стандартным сплавом для механической обработки, хотя менее распространенные сплавы, такие как алюминий 2011 и 8280 еще лучше поддаются механической обработке, обеспечивая очень мелкую стружку и отличное качество поверхности.

Сталь

Стали обычно сложнее обрабатывать, чем алюминиевые сплавы, но марки с умеренным содержанием углерода, такие как 303 нержавеющая сталь лучше всего поддается механической обработке (слишком много углерода делает сталь слишком твердой, слишком мало – она становится липкой). Использование свинца в качестве добавки может сделать сталь более обрабатываемой, улучшая удаление стружки. Сера также может повысить обрабатываемость стали.

Другие металлы

Другие обрабатываемые металлы включают различные латуни сплавы, которые довольно мягкие, но имеют хорошую прочность на растяжение. Точно так же медь имеет хороший уровень обрабатываемости наряду с такими характеристиками, как электропроводность.

Пластик

Термопласты трудно обрабатывать, так как тепло, выделяемое режущим инструментом, может привести к расплавлению пластика и его прилипанию к инструменту. Имея это в виду, некоторые из лучших материалов для обработки включают ABS. , нейлон , акрил и Дельрин .

Улучшение обрабатываемости материалов

Хотя металлы имеют фиксированные физические свойства, состояние заготовки можно изменить, чтобы сделать ее более поддающейся обработке. В сплавы также можно вводить добавки для улучшения обрабатываемости.

• Добавки: Одним из способов улучшить обрабатываемость данного материала является включение элементов других материалов, которые сделают его более поддающимся резке. Например, при обработке стали добавление свинца и серы может облегчить резку заготовки.
• Термическая обработка: Металлы часто подвергаются нагреву и охлаждению, чтобы изменить их свойства, а термическая обработка может уменьшить твердость металла, чтобы облегчить его обработку. Например, отжиг сплавов на основе никеля может улучшить обрабатываемость.
• Внешние факторы :Обработка может быть упрощена без фактической замены материала заготовки. Например, регулировка материала режущего инструмента, скорости резания, угла резания, рабочих условий и других параметров может облегчить резку труднообрабатываемого материала.

Как измеряется обрабатываемость

Поскольку на обрабатываемость влияет множество различных факторов материала, обрабатываемость можно считать расплывчатым понятием, которое трудно определить количественно.

Однако инженеры и материаловеды пытались измерить обрабатываемость с помощью таких показателей, как потребляемая мощность. (сколько энергии требуется для резки материала), срок службы режущего инструмента (насколько быстро изнашивается инструмент при резке материала) и обработка поверхности (результат гладкости срезаемого материала).

• Потребляемая мощность :обрабатываемость можно оценить по силам, необходимым для разрезания материала, измеренным с использованием стандартных показателей энергии.
• Срок службы режущего инструмента :обрабатываемость можно оценить по времени, в течение которого инструмент прослужит, когда он прорезает данный материал.
• Отделка поверхности :Обрабатываемость можно оценить, отметив степень нароста на кромке, образовавшейся во время обработки; на легкообрабатываемых материалах не образуется нарост на кромке.

К сожалению, ни один из этих методов не является полностью надежным, поскольку независимые факторы могут влиять на энергопотребление, износ режущего инструмента и чистоту поверхности.

Американский институт чугуна и стали (AISI) также создал систему оценки обрабатываемости. на основе токарных испытаний. Эти рейтинги, выраженные в процентах, относятся к обрабатываемости стали 160 Brinell B1112 (выбранной произвольно), которая имеет рейтинг обрабатываемости 100%. Металлы с более высоким уровнем обрабатываемости, чем B1112, имеют рейтинг выше 100%, а металлы с худшей обрабатываемостью имеют рейтинг ниже 100%.