Ved metalskæring er der forskellige emnematerialer. Forskellige materialer har forskellige skæredannelses- og fjernelsesegenskaber. Hvordan mestrer vi forskellige materialers egenskaber? ISO standard metalmaterialer er opdelt i 6 forskellige typegrupper, hver type har unikke egenskaber med hensyn til bearbejdelighed, og denne artikel vil opsummere dem separat.
Metalmaterialer er opdelt i 6 kategorier:
(1) P-stål
(2) M-rustfrit stål
(3) K-støbejern
(4) N-ikke-jernholdige metaller
(5) S-varmebestandig legering
(6) H-hærdet stål
billede
↑↑Skæreegenskaber for forskellige materialer↑↑
01-P stål
Hvad er stål?
- Stål er den største materialegruppe inden for metalskæring.
- Stål kan være uhærdet stål eller hærdet og hærdet stål (hårdhed op til 400HB).
- Stål er en legering med grundstoffet jern (Fe) som hovedbestanddel. Det er fremstillet gennem en smelteproces.
- Kulstofindholdet i ulegeret stål er mindre end 0,8 %, kun Fe og ingen andre legeringselementer.
- Kulstofindholdet i legeret stål er mindre end 1,7 %, og legeringselementer som Ni, Cr, Mo, V, W osv. tilsættes.
billede
Anvendelsesområder: Inden for metalskæring er gruppe P den største materialegruppe, da den dækker over flere forskellige industriområder.
Materialer er typisk lange spåner, der danner kontinuerlige, relativt ensartede spåner. Det specifikke spånmønster afhænger normalt af kulstofindholdet.
– Lavt kulstofindhold=sejt, klæbrigt materiale.
– Højt kulstofindhold=sprødt materiale.
Behandlingsegenskaber:
- Langspånende materialer.
- Spånstyring er forholdsvis let og smidig.
- Blødt stål er klistret og kræver en skarp skærekant.
- Enhedsskærekraft kc: 1500~3100 N/mm²
- Den skærekraft og kraft, der kræves til bearbejdning af ISO P-materialer, er inden for et begrænset område.
billede
02-M rustfrit stål
Hvad er rustfrit stål?
- Rustfrit stål er et legeringsmateriale med mindst 11%~12% krom.
- Kulstofindholdet er normalt meget lavt (så lavt som 0,01 % maksimum).
- De vigtigste legeringer er Ni (nikkel), Mo (molybdæn) og Ti (titanium).
- Danner et tæt lag af Cr2O3 på ståloverfladen, hvilket gør den korrosionsbestandig.
billede
Anvendelsesområder: I gruppe M hører de fleste anvendelser til olie og gas, rørfittings, flanger, procesindustrier og medicinalindustrien.
Spånform: Materialet danner uregelmæssige, flagende spåner, der tillader højere skærekræfter end almindeligt stål. Der findes mange forskellige typer rustfrit stål. Spånbrydningsydelse (fra let til næsten umulig) varierer afhængigt af legeringsegenskaber og varmebehandling.
Behandlingsegenskaber:
- Langspånende materialer.
- Spånstyring er relativt jævn i ferrit og vanskeligere i austenit og duplex.
- Enhedsskærekraft: 1800~2850 N/mm²
- Høje skærekræfter, opbygget kant, varme og arbejdshærdning under bearbejdning.
billede
03-K støbejern
Hvad er støbejern?
- Der er 3 hovedtyper af støbejern: gråt støbejern (GCI), duktilt jern (NCI) og komprimeret grafitjern (CGI).
- Støbejern består hovedsageligt af Fe-C og har et relativt højt siliciumindhold (1%~3%).
- Kulstofindhold overstiger 2 %, hvilket er den maksimale opløselighed af C i austenitfasen.
- Cr (chrom), Mo (molybdæn) og V (vanadium) tilsættes for at danne karbider, som øger styrke og hårdhed, men reducerer bearbejdeligheden.
billede
Anvendelsesområder: Gruppe K bruges hovedsageligt i automobildele, maskinfremstilling og jernfremstilling.
Spånform: Materialer varierer i spånform, fra næsten pulveragtige spåner til lange spåner. Den kraft, der kræves til at behandle denne materialegruppe, er normalt lille.
*Bemærk: Der er stor forskel på gråt støbejern (normalt er spånerne næsten pulveragtige) og duktilt jern, sidstnævntes spånbrud ligner ofte stål.
Behandlingsegenskaber:
- Korte spånmaterialer.
- God spånkontrol under alle driftsforhold.
- Enhedsskærekraft: 790~1350 N/mm²
- Bearbejdning ved højere hastigheder giver slibende slid.
- Middel skærekraft.
billede
04-N ikke-jernholdige metaller
Hvad er ikke-jernholdige metalmaterialer?
- Denne kategori omfatter ikke-jernholdige metaller, bløde metaller med en hårdhed under 130 HB.
- Ikke-jernholdige metal (Al) legeringer indeholdende næsten 22% silicium (Si) udgør den største del.
- Kobber, bronze, messing.
billede
Anvendelsesområder: Fabrikanter af fly- og aluminiumslegeringer til bilhjul indtager en stor position i gruppe N.
Selvom den nødvendige effekt pr. kubiktomme er lav, er det stadig nødvendigt at beregne den maksimale effekt, der kræves, for at opnå høje metalfjernelseshastigheder.
Behandlingsegenskaber:
- Langspånende materialer.
- I tilfælde af legeringer er spånstyring relativt let.
- Ikke-jernholdige metaller (Al) er klæbrige og kræver brug af skarpe skær.
- Enhedsskærekraft: 350~700 N/mm²
- Den skærekraft og kraft, der kræves til at behandle ISO N-materialer, er inden for et begrænset område.
billede
05-S varmebestandig legering
Hvad er varmebestandig legering?
- Varmebestandige legeringer (HRSA) omfatter mange højlegerede jern-, nikkel-, kobolt- eller titanium-baserede materialer.
Gruppe: Jernbaseret, Nikkelbaseret, Koboltbaseret
Arbejdsforhold: udglødning, opløsningsvarmebehandling, ældningsbehandling, valsning, smedning, støbning.
Egenskaber: Højere legeringsindhold (kobolt end nikkel) sikrer bedre varmebestandighed, højere trækstyrke og højere korrosionsbestandighed.
billede
Anvendelsesområder: Gruppe S-materialer, der er vanskelige at bearbejde, anvendes hovedsageligt i luftfarts-, gasturbine- og generatorindustrien.
Sortimentet er bredt, men høje skærekræfter er normalt til stede.
Behandlingsegenskaber:
- Langspånende materialer.
- Vanskeligheder med chipkontrol (jagged chips).
- Der kræves en negativ spånvinkel for keramik, og en positiv spånvinkel kræves for hårdmetal.
- Enhedens skærekraft:
For varmebestandige legeringer: 2400~3100 N/mm²
For titanlegering: 1300~1400 N/mm²
- Kræver høje skærekræfter og kraft.
billede
06-H hærdet stål
Hvad er hærdet stål?
- Set fra et bearbejdningsperspektiv er hærdede stål den mindste gruppe.
- This group includes quenched and tempered steels with hardness >45~65 HRC.
- Generelt er hårdhedsområdet for de hårde dele, der drejes, generelt mellem 55~68 HRC.
billede
Anvendelsesområder: Hærdet stål i gruppe H anvendes i en række forskellige industrier, såsom bilindustrien og dens underleverandører, samt maskinbyggeri og formbranchen.
Chip form: normalt kontinuerlige, rødglødende chips. Denne høje temperatur hjælper med at reducere kc1-værdier, hvilket er vigtigt for at hjælpe med at løse applikationsudfordringer.
Behandlingsegenskaber:
- Langspånende materialer.
- Relativ god spånkontrol.
- Kræver negativ spånvinkel.
- Enhedens skærekraft: 2550~4870 N/mm²
- Kræver høje skærekræfter og kraft.
