在金屬切削加工中,會有不同的工件材料,不同的材料其切削形成與去除特性各不相同,我們怎么來掌握不同材料的特性呢?ISO標準金屬材料分為6種不同的類型組,每種類型在可加工性方面都具有獨特的特性,本文將分別對它們進行總結。
金屬材料分為6大類:(1)P-鋼(2)M-不銹鋼(3)K-鑄鐵(4)N-有色金屬(5)S-耐熱合金(6)H-淬硬鋼
- 鋼可以是非淬硬鋼或調質鋼(硬度達400HB)。
- 鋼是一種以鐵(Fe)元素為主要成分的合金。它通過熔煉過程制造而成。
- 非合金鋼的碳含量低于0.8%,只有Fe而沒有其他合金元素。
- 合金鋼的碳含量低于1.7%,加入了合金元素,如Ni、Cr、Mo、V、W等。
應用領域:在金屬切削范圍內,P組是最大的材料組,因為它涵蓋了幾個不同的工業領域。
材料通常為長切屑材料,能夠形成連續、相對均勻的切屑。具體的切屑形式通常取決于碳含量。
- 單位切削力kc:1500–3100 N/mm2
- 加工ISO P材料需要的切削力及功率,都在有限值范圍內。
- 合金主要是Ni (鎳)、Mo (鉬) 和Ti (鈦)。
- 在鋼表面形成一層致密的Cr2O3,使其耐腐蝕。
應用領域:在M組中,大部分應用都屬于石油和天然氣、管件、法蘭、加工行業以及制藥行業。
切屑形狀:材料形成不規則的薄片狀切屑,與普通鋼材相比,其切削力更高。不銹鋼有許多種不同的類型。斷屑性能(從容易到幾乎無法斷屑)因合金特性和熱處理的不同而不同。
- 切屑控制在鐵素體中相對平順, 在奧氏體和雙相中較困難。
- 鑄鐵有3種主要類型:灰口鑄鐵(GCI) 、球墨鑄鐵 (NCI)和蠕墨鑄鐵(CGI)。
- 鑄鐵以Fe-C為主成分,帶相對高的硅含量(1~3%)。
- 碳含量超過2%,這是C在奧氏體相中最大的溶解度。
- Cr(鉻)、Mo(鉬)和V(釩)加入形成碳化物,增加了強度和硬度,但降低了機械加工性。
應用領域:K組主要應用在汽車部件、機器制造業和煉鐵業。
切屑形狀:材料的切屑成形有所不同,從近似粉末狀的切屑到長切屑。加工該材料組所需的功率通常較小。
*注:灰口鑄鐵(通常切屑近似粉末狀)與球墨鑄鐵之間差別很大,后者的斷屑許多時候比較類似于鋼。
- 這一類包含有色金屬、硬度低于130 HB的軟金屬。
- 含近22%硅(Si)的有色金屬(Al)合金組成其中最大的部分。
應用領域:飛機制造業和鋁合金汽車車輪制造商在N組占主要地位。
雖然每立方英寸需要的功率低,但為獲得高金屬去除率,仍需要計算所需的最大功率。
- 有色金屬(Al)具有粘性,需要使用鋒利的切削刃。
- 加工ISO N材料需要的切削力及功率,都在有限值范圍內。
- 耐熱合金(HRSA)包括許多高合金鐵、鎳、鈷或鈦基材料。
工況:退火,固溶熱處理,時效處理,輥軋,鍛造,鑄造。
特性:更高的合金含量(鈷高于鎳)可確保更好的耐熱性、更高的抗拉強度和更高的耐腐蝕性。
應用領域:加工困難的S組材料主要應用在航空航天、燃氣輪機和發電機行業。
- 對于陶瓷需要使用負前角,對于硬質合金需要使用正前角。
- 通常,被車削的硬零件的硬度范圍一般在55~68 HRC之間。
應用領域:H組中的淬硬鋼應用在各種行業,如汽車行業及其分包商,以及機器制造業和模具業務。
切屑形狀:通常是連續的、紅光熾熱的切屑。這種高溫有助于降低kc1值,對于幫助解決應用難題很重要。
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