Bij het snijden van metaal zijn er verschillende werkstukmaterialen. Verschillende materialen hebben verschillende snijvormings- en verwijderingseigenschappen. Hoe beheersen we de eigenschappen van verschillende materialen? ISO-standaard metalen materialen zijn onderverdeeld in 6 verschillende typegroepen, elk type heeft unieke kenmerken op het gebied van bewerkbaarheid, en dit artikel zal ze afzonderlijk samenvatten.
Metalen materialen zijn onderverdeeld in 6 categorieën:
(1) P-staal
(2) M-roestvrij staal
(3) K-gietijzer
(4) N-non-ferrometalen
(5) S-hittebestendige legering
(6) H-gehard staal
afbeelding
↑↑Snijeigenschappen van verschillende materialen↑↑
01-P-staal
Wat is staal?
- Staal is de grootste materiaalgroep bij het verspanen van metaal.
- Staal kan ongehard staal zijn of gehard en getemperd staal (hardheid tot 400HB).
- Staal is een legering met als hoofdbestanddeel het element ijzer (Fe). Het wordt vervaardigd via een smeltproces.
- Het koolstofgehalte van niet-gelegeerd staal is minder dan 0,8%, alleen Fe en geen andere legeringselementen.
- Het koolstofgehalte van gelegeerd staal is minder dan 1,7% en er zijn legeringselementen zoals Ni, Cr, Mo, V, W, enz. toegevoegd.
afbeelding
Toepassingsgebieden: Binnen de reikwijdte van het verspanen van metaal is groep P de grootste materiaalgroep, omdat deze meerdere verschillende industriële gebieden bestrijkt.
Materialen zijn doorgaans materialen met lange spanen die continue, relatief uniforme spanen vormen. Het specifieke spaanpatroon hangt meestal af van het koolstofgehalte.
– Laag koolstofgehalte=taai, kleverig materiaal.
– Hoog koolstofgehalte=bros materiaal.
Verwerkingskenmerken:
- Materialen met lange spanen.
- Spaancontrole is relatief eenvoudig en soepel.
- Zacht staal is plakkerig en vereist een scherpe snijkant.
- Eenheid snijkracht kc: 1500~3100 N/mm²
- De snijkracht en het vermogen dat nodig is voor het verwerken van ISO P-materialen liggen binnen een beperkt bereik.
afbeelding
02-M roestvrij staal
Wat is roestvrij staal?
- Roestvrij staal is een legeringsmateriaal met minimaal 11% ~ 12% chroom.
- Het koolstofgehalte is doorgaans erg laag (maximaal maximaal 0,01%).
- De belangrijkste legeringen zijn Ni (nikkel), Mo (molybdeen) en Ti (titanium).
- Vormt een dichte laag Cr2O3 op het staaloppervlak, waardoor het corrosiebestendig wordt.
afbeelding
Toepassingsgebieden: In groep M behoren de meeste toepassingen tot de olie- en gassector, buisfittingen, flenzen, procesindustrieën en de farmaceutische industrie.
Spaanvorm: Het materiaal vormt onregelmatige, schilferige spanen die hogere snijkrachten mogelijk maken dan gewoon staal. Er zijn veel verschillende soorten roestvrij staal. De spaanbreekprestaties (van eenvoudig tot bijna onmogelijk) variëren afhankelijk van de legeringseigenschappen en de warmtebehandeling.
Verwerkingskenmerken:
- Materialen met lange spanen.
- De spaancontrole is relatief soepel bij ferriet en moeilijker bij austeniet en duplex.
- Snijkracht per eenheid: 1800~2850 N/mm²
- Hoge snijkrachten, snijkantopbouw, hitte- en werkharding tijdens de bewerking.
afbeelding
03-K gietijzer
Wat is gietijzer?
- Er zijn 3 hoofdtypen gietijzer: grijs gietijzer (GCI), nodulair gietijzer (NCI) en gecompacteerd grafietijzer (CGI).
- Gietijzer bestaat voornamelijk uit Fe-C en heeft een relatief hoog siliciumgehalte (1%~3%).
- Het koolstofgehalte is hoger dan 2%, wat de maximale oplosbaarheid van C in de austenietfase is.
- Cr (chroom), Mo (molybdeen) en V (vanadium) worden toegevoegd om carbiden te vormen, die de sterkte en hardheid vergroten maar de bewerkbaarheid verminderen.
afbeelding
Toepassingsgebieden: Groep K wordt voornamelijk gebruikt in auto-onderdelen, machinebouw en ijzerindustrie.
Spaanvorm: Materialen variëren in spaanvorm, van bijna poederachtige spaanders tot lange spaanders. Het benodigde vermogen om deze materiaalgroep te verwerken is doorgaans klein.
*Let op: Er is een groot verschil tussen grijs gietijzer (meestal zijn de spanen bijna poederachtig) en nodulair gietijzer, de spaanbreuk van laatstgenoemde is vaak vergelijkbaar met die van staal.
Verwerkingskenmerken:
- Korte spanmaterialen.
- Goede spaanbeheersing onder alle bedrijfsomstandigheden.
- Snijkracht per eenheid: 790~1350 N/mm²
- Bewerken met hogere snelheden veroorzaakt schurende slijtage.
- Gemiddelde snijkracht.
afbeelding
04-N non-ferrometalen
Wat zijn non-ferrometalen?
- Tot deze categorie behoren non-ferrometalen, zachte metalen met een hardheid lager dan 130 HB.
- Non-ferrometaal (Al)-legeringen met bijna 22% silicium (Si) vormen het grootste deel.
- Koper, brons, messing.
afbeelding
Toepassingsgebieden: De vliegtuigbouw en de fabrikanten van autowielen van aluminiumlegeringen nemen een belangrijke plaats in binnen Groep N.
Hoewel het benodigde vermogen per kubieke inch laag is, is het voor het verkrijgen van hoge verspaningsvolumes toch noodzakelijk om het maximaal benodigde vermogen te berekenen.
Verwerkingskenmerken:
- Materialen met lange spanen.
- Bij legeringen is de spaanbeheersing relatief eenvoudig.
- Non-ferrometalen (Al) zijn plakkerig en vereisen het gebruik van scherpe snijkanten.
- Snijkracht per eenheid: 350~700 N/mm²
- De snijkracht en het vermogen dat nodig is om ISO N-materialen te verwerken, liggen binnen een beperkt bereik.
afbeelding
05-S hittebestendige legering
Wat is hittebestendige legering?
- Hittebestendige legeringen (HRSA) omvatten veel hooggelegeerde materialen op basis van ijzer, nikkel, kobalt of titanium.
Groep: Op ijzer gebaseerd, Op nikkel gebaseerd, Op basis van kobalt
Arbeidsomstandigheden: gloeien, oplossingswarmtebehandeling, verouderingsbehandeling, walsen, smeden, gieten.
Eigenschappen: Hoger legeringsgehalte (kobalt dan nikkel) zorgt voor een betere hittebestendigheid, hogere treksterkte en hogere corrosieweerstand.
afbeelding
Toepassingsgebieden: Moeilijk te verwerken materialen van Groep S worden voornamelijk gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, gasturbine- en generatorindustrie.
Het bereik is breed, maar er zijn meestal hoge snijkrachten aanwezig.
Verwerkingskenmerken:
- Materialen met lange spanen.
- Moeilijkheden bij het controleren van de spaan (gekartelde spaanders).
- Voor keramiek is een negatieve spaanhoek vereist en voor hardmetaal een positieve spaanhoek.
- Eenheid snijkracht:
Voor hittebestendige legeringen: 2400~3100 N/mm²
Voor titaniumlegering: 1300~1400 N/mm²
- Vereist hoge snijkrachten en kracht.
afbeelding
06-H-gehard staal
Wat is gehard staal?
- Vanuit machinaal perspectief zijn geharde staalsoorten de kleinste groep.
- This group includes quenched and tempered steels with hardness >45~65 HRC.
- Over het algemeen ligt het hardheidsbereik van de harde onderdelen die worden gedraaid doorgaans tussen 55 en 68 HRC.
afbeelding
Toepassingsgebieden: Geharde staalsoorten uit groep H worden in diverse industrieën gebruikt, zoals de automobielindustrie en haar onderaannemers, maar ook in de machinebouw en de matrijzenbouw.
Spaanvorm: meestal doorlopende, gloeiend hete spanen. Deze hoge temperatuur helpt de kc1-waarden te verlagen, wat belangrijk is om toepassingsproblemen op te lossen.
Verwerkingskenmerken:
- Materialen met lange spanen.
- Relatief goede spaanbeheersing.
- Vereist een negatieve hellingshoek.
- Snijkracht per eenheid: 2550~4870 N/mm²
- Vereist hoge snijkrachten en kracht.
