В чем разница в резке различных металлических материалов?

При резке металла будут использоваться разные материалы заготовки, и разные материалы имеют разные характеристики формирования и удаления резания. Как понять характеристики различных материалов? Металлические материалы стандарта ISO делятся на 6 различных типов групп, каждая из которых имеет уникальные характеристики с точки зрения обрабатываемости. В этой статье они будут обобщены по отдельности.

Металлический материал делится на шесть основных категорий:

• Р-сталь
• M – нержавеющая сталь.
• К- чугун
• N- цветные металлы
• S- жаропрочный сплав
• Сталь H-закалки

1-P Сталь

Что такое сталь?

-Сталь является крупнейшей группой материалов в области резки металлов.

-Сталь может быть незакаленной или закаленной и отпущенной (твердость до 400HB).

-Сталь представляет собой сплав с железом (Fe) в качестве основного компонента. Он производится в процессе плавки.

-Содержание углерода в нелегированной стали менее 0,8%, только Fe и никаких других легирующих элементов.

- Содержание углерода в легированной стали составляет менее 1,7%, и добавляются такие легирующие элементы, как Ni, Cr, Mo, V, W и т. д.

Области применения:

В диапазоне резки металлов группа P является самой большой группой материалов, поскольку она охватывает несколько различных областей промышленности.

Материал обычно представляет собой длинную стружку, которая может образовывать непрерывную и относительно однородную стружку. Конкретная форма стружки обычно зависит от содержания углерода.

– Низкое содержание углерода =прочный, липкий материал.

– Высокое содержание углерода =хрупкий материал.

Характеристики обработки:

-Материал с длинной стружкой.

-Управление стружкой относительно простое и стабильное.

-Мягкая сталь липкая и требует острых режущих кромок.

- Удельное усилие резания kc:1500–3100 Н/мм²

- Сила резания и мощность, необходимые для обработки материалов ISO P, находятся в ограниченном диапазоне.

Нержавеющая сталь 2-M

Что такое нержавеющая сталь?

– Нержавеющая сталь – это сплав с содержанием хрома не менее 11–12 %.

– Содержание углерода обычно очень низкое (максимум 0,01 %).

-Сплавы в основном Ni (никель), Mo (молибден) и Ti (титан).

- На поверхности стали образуется плотный слой Cr2O3, что делает ее устойчивой к коррозии.

Области применения:

В группе M большинство применений относятся к нефтегазовой, трубной арматуре, фланцам, обрабатывающей и фармацевтической промышленности.

Форма стружки:материал образует неравномерную чешуйчатую стружку, которая обладает более высокой силой резания по сравнению с обычной сталью. Существует множество различных видов нержавеющей стали. Эффективность стружкообразования (от легкого до практически невозможного) зависит от характеристик сплава и термической обработки.

Характеристики обработки:

-Материал с длинной стружкой.

- Контроль над стружкообразованием относительно плавный в феррите, но затруднен в аустените и дуплексе.

- Удельное усилие резания:1800-2850 Н/мм²

-Высокое усилие резания, нарост на кромке, термическое и деформационное упрочнение при обработке.

Чугун 3-K

Что такое чугун?

- Существует три основных типа чугуна:серый чугун (GCI), чугун с шаровидным графитом (NCI) и чугун с уплотненным графитом (CGI).

-Чугун в основном состоит из Fe-C с относительно высоким содержанием кремния (1~3%).

-Содержание углерода превышает 2%, что является максимальной растворимостью C в аустенитной фазе.

-Cr (хром), Mo (молибден) и V (ванадий) добавляются для образования карбидов, которые повышают прочность и твердость, но снижают обрабатываемость.

Области применения:

Группа K в основном используется в автозапчастях, машиностроении и металлургии.

Форма чипа:

Форма стружки материала различна, от порошкообразной стружки до длинной стружки. Мощность, необходимая для обработки этой группы материалов, обычно невелика.

*Примечание:существует большая разница между серым чугуном (обычно стружка имеет приблизительно порошкообразный вид) и ковким чугуном. Стружколом последнего часто похож на стальной.

Характеристики обработки:

-Материал с короткой стружкой.

-Хороший контроль над стружкодроблением при любых условиях работы.

- Удельное усилие резания:790-1350 Н/мм²

-Обработка на более высоких скоростях вызовет абразивный износ.

-Средняя сила резания.

Цветные металлы 4-N

Что такое цветной металл?

- В эту категорию входят цветные металлы и мягкие металлы с твердостью менее 130 HB.

-Сплавы цветных металлов (Al), содержащие около 22% кремния (Si), составляют большую часть.

-Медь, бронза, латунь.

Области применения:

В группе N доминирующее положение занимают производители самолетов и автомобильных колес из алюминиевых сплавов.

Несмотря на то, что мощность, необходимая на кубический дюйм, невелика, для получения высокой скорости съема металла необходимо рассчитать максимальную требуемую мощность.

Характеристики обработки:

-Материал с длинной стружкой.

-Если это сплав, контроль над стружкодроблением относительно прост.

-Цветные металлы (Al) липкие и требуют острых режущих кромок.

- Удельное усилие резания:350-700 Н/мм²

- Сила резания и мощность, необходимые для обработки материалов ISO N, находятся в ограниченном диапазоне.

Жаростойкий сплав 5-S

Что такое жаропрочный сплав?

- Жаропрочные сплавы (HRSA) включают многие высоколегированные материалы на основе железа, никеля, кобальта или титана.

-Группа:на основе железа, на основе никеля, на основе кобальта

-Условия работы:отжиг, термообработка на твердый раствор, обработка старением, прокатка, ковка, литье.

-Особенности:более высокое содержание сплава (кобальт выше, чем никель) может обеспечить лучшую термостойкость, более высокую прочность на растяжение и более высокую коррозионную стойкость.

Области применения:

Материалы группы S, которые трудно обрабатывать, в основном используются в аэрокосмической, газотурбинной и генераторной промышленности.

Диапазон широк, но обычно присутствуют высокие силы резания.

Характеристики обработки:

-Материал с длинной стружкой.

-Сложный контроль стружки (зубчатая стружка).

-Для керамики требуется отрицательный передний угол, а для цементированного карбида требуется положительный передний угол.

-Единица силы резания:

Для жаропрочных сплавов:2400–3100 Н/мм²

Для титанового сплава:1300-1400 Н/мм²

- Требуемая сила резания и мощность высоки.

Закаленная сталь 6-H

Что такое закаленная сталь?

-С точки зрения обработки закаленная сталь представляет собой наименьшую группу.

-Эта группа включает закаленные и отпущенные стали с твердостью>45–65 HRC.

- Как правило, твердость токарных деталей составляет от 55 до 68 HRC.

Области применения:

Закаленные стали группы H используются в различных отраслях промышленности, таких как автомобильная промышленность и ее субподрядчики, а также машиностроение и изготовление пресс-форм.

Форма чипа:

обычно сплошная раскаленная стружка. Эта высокая температура помогает снизить значение kc1 и важна для решения прикладных проблем.

Характеристики обработки:

-Материал с длинной стружкой.

-Относительно хороший контроль стружки.

-Требуется отрицательный передний угол.

- Удельное усилие резания:2550-4870 Н/мм²

- Требуемая сила резания и мощность высоки.