В металлообрабатываемой промышленности встречается множество деталей, изготовленных из различных материалов. Каждый материал имеет свои уникальные характеристики, на которые оказывают влияние легирующие элементы, термическая обработка, упрочнение и т.д. Это сильно влияет на выбор геометрии режущего инструмента, сплава и режимов резания.
Поэтому обрабатываемые материалы были разделены на 6 основных групп в соответствии со стандартом ISO. Каждая группа характеризуется своим уровнем обрабатываемости.
ISO P – Сталь. Самая большая группа в области металлообработки, включающая стали от нелегированных до высоколегированных, а также стальное литьё. Обрабатываемость как правило хорошая, но многое зависит от твёрдости, содержания углерода, легирующих примесей и т.д. В эту группу входят также ферритные и мартенситные нержавеющие стали – по своей структуре они больше похожи на высоколегированные стали и их обрабатываемость лучше, чем сталей, имеющих в структуре аустенит.
ISO M – Нержавеющая аустенитная сталь. Это сплавы, имеющие в своей структуре не менее 12% хрома Cr и более 7% никеля. Хуже всего в этой группе обрабатывается ферритно-аустенитные или дуплексные стали (высокое содержание хрома – более 25% и низкое, на пределе, содержание Ni – 7%). Общим для всех этих материалов является то, что в процессе резания в зоне обработки возникает высокая температура (выделяется много тепла), что способствует ускоренной диффузии и налипанию на режущую кромку обрабатываемого материала и как следствие выкрашивания режущей кромки из-за отрыва налипшего материала. Из-за поверхностного упрочнения нержавеющих сталей в процессе обработки на режущей кромке возникают проточины при повторных проходах – это негативно влияет на период стойкости режущего инструмента.
ISO K – Чугуны. В отличие от стали, этот материал даёт короткую стружку, за исключением ВЧ чугунов (их стружка больше напоминает стальную). Серые чугуны СЧ и Ковкие чугуны КЧ довольно легко поддаются обработке, но чугун с шаровидным ВЧШГ или вермикулярным ЧВГ графитом, отпущенный ковкий чугун обрабатываются гораздо сложнее. Все виды чугунов содержат карбид кремния SiC, который обладает высокими абразивными свойствами.
ISO N – Алюминий и его сплавы, цветные металлы и сплавы. Обработка довольно простая, температура в зоне резания не высокая, но из-за большей вязкости требуется высокие скорости резания для снижения процесса налипания обрабатываемого материала. Рекомендуется обработка инструментом с острыми режущими кромками и шлифованными передними поверхностями. При высоком содержании Si кремния >12% в структуре сплавов алюминия инструмент рекомендуется покрывать износостойкими покрытиями для сопротивления абразивному износу SIС карбидов кремния.
ISO S – Жаропрочные сплавы, титан и его сплавы. Жаропрочные сплавы – это сплавы на основе железа или никеля, кобальта. Они обладают повышенной пластичностью и теплостойкостью что крайне негативно сказывается на периоде стойкости инструмента. Сплавы трудно обрабатываются, в процессе резания выделяется много тепла (больше, чем при обработке ISO M), при этом силы резания еще выше и как следствие стойкость инструмента ниже. Обработка ведётся с малыми скоростями резания, применяются керамические пластины для повышения производительности. Титан и его сплавы не выделяют столько тепла в процессе резания как жаропрочные сплавы, но его обрабатываемость сопоставима по сложности с жаропрочными сплавами. Для обработки титана подходят острые, но хонингованные (дополнительно защищённые) режущее кромки. Обработка так же выполняется на малых скоростях резания.
ISO H – Закалённые материалы (сталь и чугун). Эта группа включает стали с твёрдостью 45-65HRc, а также отбелённый чугун с твёрдостью 400-600HB. Такая твёрдость делает обработку этих материалов непростой задачей – выделяется много тепла, высокие абразивные свойства. Для эффективной обработки требуются материалы, чья твёрдость и термостойкость значительно превосходят твёрдость заготовки: например, CBN поликристаллический нитрид бора, керамика (чистая Al2O3 или смешанная Al2O3+TIC), а также твёрдые сплавы с ультрамелкозернистой структурой. Рекомендуется обработка с высокими скоростями резания что позволяет разупрочнять материал в зоне резания и обрабатывать более пластичный материал; глубина резания и подача должны быть невысокими; обработка должна вестись в условиях сухого резания (без СОЖ), чтобы избежать перепадов температур и уменьшить риск термоудара режущей кромки (может привести к выкрашиваниям).
Силы резания. Другое проявление различия шести групп материалов – сила резания (FT), необходимая для удаления заданного сечения стружки в определенных условиях. Для различных типов обрабатываемых материалов определяется значение удельной силы резания (kc), которое в дальнейшем используется в расчётах мощности, необходимой для осуществления процесса обработки. kc1 – удельная сила резания для стружки толщиной 1мм.
ISO P – стали имеют kc1 в диапазоне: 1500-3100H/мм2
ISO M – нержавеющие аустенитные стали имеют kc1 в диапазоне: 1800-2850H/мм2
ISO K – чугуны имеют kc1 в диапазоне: 790-1350H/мм2
ISO N – цветные металлы и сплавы имеют kc1 в диапазоне: 350-1350H/мм2
ISO S – жаропрочные сплавы имеют kc1 в диапазоне: 2400-3100H/мм2
Титан и его сплавы имеют kc1 в диапазоне: 1300-1400H/мм2
ISO H – закаленные стали и чугуны имеют kc1 в диапазоне: 2500-4870H/мм2
Нашли статью полезной?
Теперь вы знаете теорию. А мы поможем с практикой — проектируем и производим специальный металлорежущий инструмент для современных производств. Для ознакомления с нашей продукцией переходите на наш сайт.
Мы есть в ВКонтакте, Телеграм-канал, присоединяйтесь, там мы рассказываем подробнее о нашей деятельности и делимся полезностями!