Свойства и обрабатываемость материалов
Приступая к механической обработке заготовки из какого-либо материала, мы должны знать, что это за материал, какими он обладает свойствами. От этого зависит, как и с помощью чего мы будем его обрабатывать, какой инструмент выберем (тип, сплав, геометрия), какие режимы резания назначим.
Сегодня мы рассмотрим такое понятие, как обрабатываемость материалов, а также основные свойства, влияющие на обрабатываемость.
- Обрабатываемость - это комплекс факторов, отражающих способность материала подвергаться резанию в данных конкретных условиях при минимальных (оптимальных) расходах. Часто, это понятие подменяется свойствами обрабатываемого материала.
- Количественное измерение обрабатываемости:
- Индекс обрабатываемости: некий рейтинг по сравнению с исходным материалом. Может вводить в заблуждение.
- Стойкость: время работы в минутах до полного износа инструмента на определенной скорости резания, или объем удаленного материала до полного износа инструмента.
- Шероховатость поверхности, полученная при рекомендованных подаче и скорости резания.
- Иное, базирующееся на силе резания, мощности, температуре, или стружкообразовании.
- Факторы, относящиеся к окружающей среде, …
- Хорошая обрабатываемость может означать одно или несколько следующих понятий: резание с минимумом затрачиваемой энергии, минимальный износ инструмента, хорошая шероховатость и т.д.
1. Свойства обрабатываемых материалов.
| Основные свойства материалов | Наиболее актуально для | Главная проблема при обработке | Группа по ISO |
|---|---|---|---|
| Сочетание различных свойств | ISO-P | Достижение стабильного процесса резания и хорошего стружкообразования |
|
| Высокая твердость | ISO-H | Высокие механичеcкие и тепловые нагрузки на режущую кромку |
|
| Высокая абразивность | ISO-K / ISO-S | Интенсивный абразивный износ / истирание инструмента |
|
| Тенденция к адгезии и наклепу | ISO-M / ISO-S / ISO-N | Плохое стружкообразование и тенденция к наростообразованию |
|
| Высокое поверхностное упрочнение при обработке (наклеп) | ISO-M / ISO-S | Высокая нагрузка на режущую кромку |
|
| Низкая теплопроводность | ISO-M / ISO-S | Высокие температуры в зоне резания |
|
2. Классификация обрабатываемых материалов по ISO.
|
P P01 - P50 |
Нелегированные и литейные стали < 600 Н/мм2 Низколегированные и литейные стали < 900 Н/мм2 Высоколегированные и литейные стали > 900 Н/мм2 Нержавеющие ферритные (мартенситные) стали < 750 Н/мм2 |
|
M M01 - M40 |
Нержавеющие аустенитные стали. |
|
K K01 - K40 |
Серый чугун Ковкий чугун Высокопрочный чугун (ферритный/перлитный) |
|
N N01 - N30 |
Цветные сплавы: алюминий, алюминиевые сплавы и другие цветные сплавы Неметаллические материалы |
|
S S01 - S30 |
Суперсплавы и титан: жаростойкие специальные сплавы на основе железа, никеля и кобальта. Титан и его сплавы. |
|
H H01 - H30 |
Материалы высокой твердости: закаленные стали (> 45 HRC), отбеленные чугуны (> 60 Shore). |
3. Полярная диаграмма.
Данная диаграмма демонстрирует влияние пяти важных свойств материалов на их обрабатываемость. Ниже приведен пример для Inconel 718. В данном случае самое большое влияние на обрабатываемость материала будут оказывать высокое деформационное упрочнение и низкая теплопроводность. Для сравнения, в качестве некоего ориентира, приведена диаграмма для конструкционной легированной стали 42CrMo4 (аналог 38ХМ).
1) Свойства материала (пример):
| Высокая адгезия / вязкость | Тенденция к поверхностному упрочнению (наклепу) | Низкая теплопроводность | Высокая твердость | Высокая абразивность |
2) Является причиной:
| Плохого стружкообразования | Высокой нагрузки на кромку | Высокой температуры в зоне резания | Высоких механических и тепловых нагрузок | Интенсивного истирания |
3) И приводит к:
| Тип износа | Выкрашиванию и образованию бороздки | Пластической деформации, выкрашиванию и образованию бороздки | Пластической деформации, интенсивному износу инструмента | Пластической деформации, выкрашиванию или поломке пластины | Износу по задней поверхности с лункообразованием, образованию бороздки |
|---|
4) Общие рекомендации по подбору инструмента и режимов резания:
| Режущий материал | Прочность Износостойкое покрытие | Прочность | Высокая прочность | Прочный или износостойкий (в зависимости от подачи) | Сопротивление абразивному износу |
|---|---|---|---|---|---|
| Условия обработки | Контроль температуры в области резания | Низкие скорости Большие подача и глубина резания | Низкие скорости и подача | Низкая подача и глубина резания | Низкие скорости и подача Большая глубина резания |
| Геометрия | Острая режущая кромка Большой передний угол | Малый радиус скругления Специальная геометрия | Большой передний угол, прочная режущая кромка | Малый передний угол | Прочная режущая кромка |
Данные таблицы и диаграмма являются обобщенными рекомендациями по обрабатываемости различных материалов.
Более детальную информацию, в том числе по специфическим материалам, Вы можете получить у специалистов компании Сиэнси Один.
