Bij het snijden van metaal zijn er verschillende werkstukmaterialen. Verschillende materialen hebben verschillende snijvormings- en verwijderingseigenschappen. Hoe kunnen we de eigenschappen van verschillende materialen onder de knie krijgen? ISO-standaard metalen materialen zijn onderverdeeld in 6 verschillende soorten groepen. Elk type heeft unieke kenmerken op het gebied van bewerkbaarheid. In dit artikel worden ze afzonderlijk samengevat.
Metalen materialen zijn onderverdeeld in 6 hoofdcategorieën: (1) P-staal (2) M-roestvrij staal (3) K-gietijzer (4) N-non-ferrometalen (5) S-hittebestendige legeringen (6) H- Gehard staal
01-P-staal
Wat is staal? - Staal is de grootste materiaalgroep op het gebied van verspanen. - Staal kan ongehard staal zijn of gehard en getemperd staal (hardheid tot 400HB). - Staal is een legering met ijzer (Fe) als hoofdbestanddeel. Het wordt vervaardigd via een smeltproces. - Niet-gelegeerd staal heeft een koolstofgehalte van minder dan 0,8%, alleen Fe en geen andere legeringselementen. - Gelegeerd staal heeft een koolstofgehalte van minder dan 1,7% en er zijn legeringselementen zoals Ni, Cr, Mo, V, W, enz. toegevoegd.
Toepassingsgebieden: Binnen het verspaningsbereik is de P-groep de grootste materiaalgroep, aangezien deze verschillende industriële sectoren bestrijkt.
De materialen zijn gewoonlijk materialen met lange spanen die continue, relatief uniforme spanen vormen. De specifieke spaanvorm is meestal afhankelijk van het koolstofgehalte. – Laag koolstofgehalte=taai, kleverig materiaal. – Hoog koolstofgehalte=bros materiaal.
Bewerkingseigenschappen: - Langspanend materiaal. - 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 om ISO P-materialen te verwerken, liggen binnen een beperkt bereik.
02-M Roestvrij staal
Wat is roestvrij staal? - Roestvrij staal is een legeringsmateriaal met minimaal 11% ~ 12% chroom. - Het koolstofgehalte is doorgaans erg laag (tot een maximum van 0,01%). - De legering bestaat voornamelijk uit Ni (nikkel), Mo (molybdeen) en Ti (titanium). - Er vormt zich een dichte laag Cr2O3 op het oppervlak van het staal, waardoor het corrosiebestendig is.
Toepassingen: In groep M bevinden de meeste toepassingen zich in de olie- en gassector, buisfittingen, flenzen, procesindustrie en farmaceutische industrie.
Spaanvorm: Het materiaal vormt onregelmatige schilfers, die hogere snijkrachten hebben dan gewone staalsoorten. Er zijn veel verschillende soorten roestvrij staal. De spaanbreekprestaties (van gemakkelijk tot bijna onmogelijk spanen te breken) variëren afhankelijk van de legeringseigenschappen en de warmtebehandeling.
Bewerkingseigenschappen: - Langspanend materiaal. - De spaancontrole is relatief soepel bij ferriet, moeilijker bij austeniet en duplex. - Specifieke snijkracht: 1800~2850 N/mm² - Tijdens de bewerking ontstaan hoge snijkrachten, snijkantsopbouw, hitte en uitharding.
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 met een relatief hoog siliciumgehalte (1%~3%). - Het koolstofgehalte bedraagt meer 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.
Toepassingsgebieden: K-groep wordt voornamelijk gebruikt in auto-onderdelen, machinebouw en ijzerproductie.
Spaanvorm: De spaanvorm van het materiaal varieert, van bijna poederachtige spanen tot lange spanen. Het benodigde vermogen om deze materiaalgroep te verwerken is doorgaans minder. *Opmerking: Er is een groot verschil tussen grijs gietijzer (meestal zijn de spanen bijna poederachtig) en nodulair gietijzer, de spaanbreuk van laatstgenoemde lijkt vaak meer op die van staal.
Bewerkingseigenschappen: - Kortspanend materiaal. - Goede spaanbeheersing onder alle werkomstandigheden. - Eenheidssnijkracht: 790~1350 N/mm² - Er ontstaat schurende slijtage bij het bewerken met hogere snelheden. - Gemiddelde snijkracht.
04-N Non-ferrometalen
Wat zijn non-ferromaterialen? - Tot deze categorie behoren non-ferrometalen, zachte metalen met een hardheid lager dan 130 HB. - Non-ferrolegeringen (Al) die bijna 22% silicium (Si) bevatten, vormen het grootste deel. - Koper, brons, messing.
Toepassingsgebieden: De vliegtuigbouw en fabrikanten van autowielen van aluminiumlegeringen domineren de N-groep.
Hoewel het benodigde vermogen per kubieke inch laag is, moet het maximale benodigde vermogen toch worden berekend om een hoge verspaningssnelheid te bereiken.
Bewerkingseigenschappen: - Langspanend materiaal. - Bij legeringen is de spaanbeheersing relatief eenvoudig. - Non-ferrometalen (Al) zijn plakkerig en vereisen een scherpe snijkant. - 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.
05-S Hittebestendige legeringen
Wat zijn hittebestendige legeringen? - Hittebestendige legeringen (HRSA) omvatten veel hooggelegeerde materialen op basis van ijzer, nikkel, kobalt of titanium. Groep: Op basis van ijzer, op basis van nikkel, op basis van kobalt. Arbeidsomstandigheden: gloeien, warmtebehandeling, verouderingsbehandeling, walsen, smeden, gieten. Kenmerken: Hoger legeringsgehalte (kobalt dan nikkel) zorgt voor een betere hittebestendigheid, hogere treksterkte en hogere corrosieweerstand
Toepassingsgebieden: Moeilijk te verwerken materialen uit de S-groep worden voornamelijk gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, gasturbine- en generatorindustrie.
Het bereik is breed, maar er zijn meestal hoge snijkrachten aanwezig.
Verwerkingseigenschappen: - Langspanende materialen. - Moeilijke spaanbeheersing (gekartelde spanen). - Negatieve spaanhoeken zijn vereist voor keramiek en positieve spaanhoeken voor carbiden. - Snijkracht per eenheid: Voor hittebestendige legeringen: 2400~3100 N/mm² Voor titaniumlegeringen: 1300~1400 N/mm² - De vereiste snijkracht en kracht zijn zeer hoog.
06-H gehard staal
What are hardened steels? - Hardened steels are the smallest group from a machining point of view. - This group contains quenched and tempered steels with a hardness >45~65 HRC. - Normaal gesproken ligt de hardheid van harde onderdelen die worden gedraaid in het bereik van 55~68 HRC.
Toepassingen: Geharde staalsoorten uit de H-groep worden in uiteenlopende industrieën gebruikt, zoals de automobielindustrie en haar onderaannemers, maar ook in de machinebouw en de matrijzenindustrie.
Spaanvorm: Meestal continue, gloeiend hete spanen. Deze hoge temperatuur helpt de kc1-waarde te verlagen en is belangrijk bij het oplossen van applicatieproblemen.
Bewerkingseigenschappen: - Langspanende materialen. - Relatief goede spaanbeheersing. - Negatieve hellingshoek is vereist. - Snijkracht per eenheid: 2550~4870 N/mm² - De vereiste snijkracht en kracht zijn zeer hoog.
