Skrawalność metali: znaczenie, ocena i czynniki

Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o: - 1. znaczeniu obrabialności 2. Ocena (ilościowa lub mierzona) skrawalności 3. Czynniki wpływające na 4. Skrawalność wspólnych materiałów 5. Dodatki poprawiające skrawalność.

Znaczenie skrawalności:

Termin skrawalność odnosi się do łatwości, z jaką metal można obrabiać do akceptowalnego wykończenia powierzchni. Murphy zdefiniował skrawalność jako "zdolność materiału do obróbki w zadanych warunkach cięcia".

Materiały o dobrej skrawalności wymagają niewielkiej mocy do cięcia. można szybko wyciąć, łatwo uzyskać dobre wykończenie powierzchni i nie nosić zbyt wiele narzędzi. Mówi się, że takie materiały można obrabiać w sposób swobodny.

Skrawalność może być trudna do przewidzenia, ponieważ proces obróbki ma tak wiele zmiennych. Mocne, twarde materiały są zwykle trudniejsze do obrabiania, ponieważ do ich cięcia wymagana jest większa siła.

Inne ważne czynniki, które wpływają na skrawalność to:

ja. Parametry pracy (skład chemiczny, twardość mikrostruktury)

Parametry narzędzia (geometria narzędzia, materiał narzędzia, żywotność narzędzia)

ii. Parametry obróbki (prędkość cięcia, posuw, głębokość skrawania, smarowanie itp.)

Stwierdzono, że materiał A jest bardziej obrabialny niż materiał B, to może mieć trzy różne znaczenia, jak;

iii. Niższe tempo zużycia uzyskuje się dla materiału A, lub

iv. Lepsze wykończenie powierzchni można uzyskać dzięki materiałowi A lub

v. Mniejsza moc wymagana do obrabiania materiału A.

Dlatego ważne jest, aby pamiętać, że skrawalność jest zawsze definiowana przy określonym zestawie warunków.

Na przykład:

Zestaw warunków 1:

(Lepsze wykończenie powierzchni) Materiał A (stal wysokowęglowa) ma większą obrabialność niż materiał B (stal miękka).

Zestaw warunkowy 2: (Zużycie narzędzia i zużycie energii):

Teraz wynik może zostać odwrócony. Materiał B (stal miękka) ma większą obrabialność niż materiał A (stal wysokowęglowa).

Biorąc pod uwagę wspólne narzędzie HSS dla obu zestawów warunków.

Ocena (ilościowa lub pomiarowa) skrawalności:

Istnieje wiele czynników wpływających na skrawalność, ale nie ma powszechnie akceptowanego sposobu ich ilościowego określenia. Zamiast tego, skrawalność jest zazwyczaj mierzona indywidualnie dla każdego przypadku. Różne testy przeprowadzane w celu kwantyfikacji skrawalności zostały opracowane, aby uzasadnić potrzebę określonego zakładu produkcyjnego.

Wspólne środki ilościowe obejmują:

(i) Żywotność narzędzia.

(ii) Wykończenie powierzchni.

(iii) Siły skrawania i zużycie energii.

(iv) Wskaźnik indeksu skrawalności.

(v) Kontrola wiórów.

(i) Żywotność narzędzia:

Żywotność narzędzia jest ogólnie uważana za ważną miarę skrawalności. Im wyższa żywotność narzędzia, tym lepsza obrabialność materiału roboczego. Dostępne są niektóre standardowe tabele i wykresy, które stanowią odniesienie dla porównania skrawalności różnych materiałów. Tabele te zazwyczaj mierzą skrawalność pod względem prędkości skrawania dla danej żywotności narzędzia. Oceny skrawalności są oparte na trwałości narzędzia T = 60 minut.

(ii) Wykończenie powierzchni:

Wykończenie powierzchni obrabianego materiału roboczego jest również ważną miarą skrawalności, szczególnie w przypadku operacji wykańczających. Więcej jest uzyskanym wykończeniem powierzchni; większa będzie skrawalność materiału roboczego.

(iii) Cięcie sił i zużycie energii:

Jest to również najczęściej stosowana miara skrawalności, szczególnie w operacjach zgrubnych.

(iv) Wskaźnik skrawalności (ocena):

Ocena obrabialności / indeks różnych materiałów jest brana w stosunku do standardowego indeksu. Wskaźnik skrawalności stali do cięcia swobodnego jest uważany za wskaźnik standardowy i ustalony na 100%. Wskaźnik skrawalności oparty jest na żywotności narzędzia T = 60 minut.

Wskaźnik skrawalności dowolnego innego materiału można znaleźć, stosując następującą zależność:

Wskaźnik skrawalności niektórych powszechnie stosowanych materiałów podano w tabeli 9.12:

Znaczenie wskaźnika skrawalności:

Obrabialność oceniana jest na podstawie trwałości narzędzia T = 60 minut. Standardowym materiałem jest stal A1S1, która daje ocenę 100. Oznacza to, że przy trwałości narzędzia wynoszącej 60 min, stal ta powinna być obrabiana z prędkością skrawania 100 ft / min (30 m / min). Wyższe prędkości skracają żywotność narzędzia, a mniejsza prędkość je zwiększa. Na przykład stal 3140 ma wskaźnik obrabialności 55, oznacza to, że przy obróbce z prędkością skrawania 55 stóp / min (17 m / min) żywotność narzędzia wynosi 60 minut.

(v) Kontrola wiórów:

W niektórych przypadkach łatwość kontroli wióra jest również miarą skrawalności. Jeśli chodzi o sterowanie wiórami, długie i zawinięte wióry, jeśli nie są zepsute, mogą poważnie wpłynąć na proces cięcia poprzez zawinięcie wokół krawędzi tnącej narzędzia.

Czynniki wpływające na skrawalność:

Zasadniczo uważa się, że skrawalność jest właściwością głównie w zależności od mikrostruktury i właściwości materiału roboczego, ale ma również bardzo duży wpływ na inne czynniki.

Niektóre ważne i odpowiedzialne czynniki, które wpływają na skrawalność, są następujące:

(i) Parametry materiału roboczego.

(ii) Parametry narzędzia.

(iii) Parametry obróbki.

(i) Parametry materiału roboczego:

Obejmuje:

ja. Twardość.

ii. Mikrostruktura.

iii. Skład chemiczny.

iv. Kształt i wymiary.

v. Sztywność trzymania.

vi. Wytrzymałość na rozciąganie.

(ii) Parametry Toot:

Obejmuje:

ja. Geometria narzędzia.

ii. Materiał narzędzia.

iii. Sztywność gospodarstwa narzędziowego.

iv. Wybór odpowiedniego narzędzia.

v. Proces szlifowania narzędzi.

vi. Temperatura interfejsu narzędzia chipowego.

(iii) Parametry obróbki:

Obejmuje:

ja. Prędkość cięcia.

ii. Karmić.

iii. Głębokość cięcia.

iv. Płyn do cięcia.

v. Charakter procesu cięcia (przerywany lub stały).

vi. Sztywność trzymania narzędzia roboczego.

vii. Łatwość usuwania wiórów.

Skrawalność wspólnych materiałów:

Omówimy skrawalność jeden po drugim niektórych powszechnie używanych materiałów, takich jak stale, stale nierdzewne, aluminium, tworzywa termoplastyczne, kompozyty itp.

(i) Stal:

Zawartość węgla w stali znacznie wpływa na jego skrawalność. Stal wysokowęglowa jest trudna do obrabiania, ponieważ jest twarda i może zawierać węgliki. Węgliki obecne w stali przecinają narzędzie tnące. Z drugiej strony, stale niskowęglowe są kłopotliwe, ponieważ są zbyt miękkie. Stale niskowęglowe są "gumowate" i trzymają się narzędzia tnącego, co powoduje powstanie krawędzi, która skraca żywotność narzędzia. Dlatego też, średnia stal węglowa (mająca węgiel około 0, 2%) jest wyborem dla najlepszej obrabialności.

Chrom, molibden i inne pierwiastki stopowe są często dodawane do stali w celu zwiększenia jej wytrzymałości. Jednak większość tych elementów zmniejsza skrawalność. Wtrącenia (tlenki) obecne, jeśli występują, zmniejszają ich skrawalność.

(ii) Stal nierdzewna:

Stale nierdzewne mają słabą obrabialność w porównaniu ze zwykłą stalą węglową, ponieważ są one twardsze, gumowate i mają skłonność do szybkiego utwardzania. Nieznaczne stwardnienie stali może zmniejszyć jej gumowatość i ułatwić cięcie. AISI-303 i 416 są łatwiejsze do obróbki ze względu na dodatek siarki i fosforu.

(iii) Aluminium:

Aluminium jest na ogół bardzo łatwe do obróbki. Chociaż bardziej miękkie gatunki mają tendencję do tworzenia narostu, co powoduje słabe wykończenie powierzchni. Wysokie prędkości skrawania, wysokie kąty natarcia i wysokie kąty przyłożenia są zalecane dla właściwej skrawalności. Stopy 2007, 2011 i 6020 mają szczególnie dobrą obrabialność.

(iv) Tworzywa termoplastyczne:

Tworzywa termoplastyczne są trudne do obrabiania, ponieważ mają słabą przewodność cieplną. W ten sposób powstaje ciepło, które powstaje w strefie cięcia, co pogarsza trwałość narzędzia i miejscowo topi tworzywo sztuczne.

(v) Kompozyty:

Kompozyty często mają najgorszą obrabialność, ponieważ łączą słabą przewodność cieplną żywicy plastikowej z twardą lub ścierną osnową ceramiczną.

Dodatki poprawiające skrawalność:

Dodatki zmniejszają kontakt metaliczny między narzędziem a materiałem roboczym, a zatem zmniejszają tarcie i zużycie narzędzi. Istnieje wiele substancji chemicznych, zarówno metalowych, jak i niemetalicznych, które można dodawać do metali żelaznych i nieżelaznych w celu poprawy skrawalności. Te dodatki mogą działać poprzez smarowanie interfejsu narzędzia-chipa, zmniejszanie wytrzymałości na ścinanie materiału lub zwiększanie kruchości chipa.

Historycznie, siarka i ołów były najczęstszymi dodatkami, ale bizmut i cyna są coraz bardziej popularne ze względów środowiskowych.

Poniżej przedstawiono niektóre dodatki z metalami w celu poprawy skrawalności: