Bei der spanabhebenden Bearbeitung von Metall gibt es unterschiedliche Werkstückmaterialien, unterschiedliche Materialien und ihre Schnittbildungs- und Abtragungseigenschaften sind unterschiedlich. Wie beherrschen wir die Eigenschaften verschiedener Materialien?Metallwerkstoffe nach ISO-Norm werden in 6 verschiedene Typengruppen eingeteilt, von denen jede einzigartige Eigenschaften hinsichtlich der Bearbeitbarkeit aufweist und in diesem Artikel separat zusammengefasst wird.
Metallmaterialien werden in 6 Kategorien unterteilt:
(1) P-Stahl
(2) M-Edelstahl
(3) K-Gusseisen
(4) N – Nichteisenmetall
(5) S – Hitzebeständige Legierung
(6) H-gehärteter Stahl
Was ist Stahl?
- Stahl ist die größte Werkstoffgruppe im Bereich der Metallzerspanung.
- Stahl kann ungehärteter oder gehärteter Stahl sein (Härte bis 400HB).
- Stahl ist eine Legierung mit Eisen (Fe) als Hauptbestandteil.Es wird durch den Schmelzprozess hergestellt.
- Unlegierter Stahl hat einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,8 %, nur Fe und keine anderen Legierungselemente.
- Der Kohlenstoffgehalt von legiertem Stahl beträgt weniger als 1,7 % und es werden Legierungselemente wie Ni, Cr, Mo, V, W usw. hinzugefügt.
- Niedriger Kohlenstoffgehalt = zähes viskoses Material.
- Hoher Kohlenstoffgehalt = sprödes Material.
Verarbeitungseigenschaften:
- Langspaniges Material.
- Die Spankontrolle ist relativ einfach und reibungslos.
- Baustahl ist klebrig und erfordert eine scharfe Schneidkante.
- Einheitliche Schnittkraft kc: 1500~3100 N/mm².
- Die für die Bearbeitung von ISO P-Materialien erforderlichen Schnittkräfte und Leistungen liegen in einem begrenzten Wertebereich.
Was ist Edelstahl?
- Edelstahl ist ein Legierungsmaterial mit mindestens 11 % bis 12 % Chrom.
- Der Kohlenstoffgehalt ist normalerweise sehr niedrig (maximal 0,01 %).
- Die Legierungen sind hauptsächlich Ni (Nickel), Mo (Molybdän) und Ti (Titan).
- Bildet eine dichte Schicht aus Cr2O3 auf der Oberfläche des Stahls und macht ihn dadurch korrosionsbeständig.
In der Gruppe M liegen die meisten Anwendungen in der Öl- und Gas-, Rohrverbindungs-, Flansch-, Verarbeitungs- und Pharmaindustrie.
Das Material bildet unregelmäßige, schuppige Späne und hat eine höhere Schnittkraft als gewöhnlicher Stahl.Es gibt viele verschiedene Arten von Edelstahl.Die Spanbruchleistung (von leicht bis fast unmöglich zu brechender Späne) variiert je nach Legierungseigenschaften und Wärmebehandlung.
Verarbeitungseigenschaften:
- Langspaniges Material.
Die Spankontrolle ist bei Ferrit relativ glatt und bei Austenit und Biphase schwieriger.
- Einheitliche Schnittkraft: 1800~2850 N/mm².
- Hohe Schnittkraft, Spanbildung, Hitze und Kaltverfestigung während der Bearbeitung.
Was ist Gusseisen?
Es gibt drei Haupttypen von Gusseisen: Grauguss (GCI), Kugelgraphitguss (NCI) und Vermikularguss (CGI).
- Gusseisen besteht hauptsächlich aus Fe-C mit einem relativ hohen Siliziumgehalt (1 % bis 3 %).
- Kohlenstoffgehalt von mehr als 2 %, was die größte Löslichkeit von C in der Austenitphase darstellt.
- Cr (Chrom), Mo (Molybdän) und V (Vanadium) werden hinzugefügt, um Karbide zu bilden, was die Festigkeit und Härte erhöht, aber die Bearbeitbarkeit verringert.
Gruppe K wird hauptsächlich in der Automobilteile-, Maschinen- und Eisenherstellung eingesetzt.
Die Spanbildung des Materials variiert von nahezu pulverförmigen Spänen bis hin zu langen Spänen.Der Energiebedarf zur Bearbeitung dieser Materialgruppe ist in der Regel gering.
Beachten Sie, dass es einen großen Unterschied zwischen grauem Gusseisen (das normalerweise annähernd pulverförmige Späne aufweist) und duktilem Gusseisen gibt, dessen Spanbruch in vielen Fällen eher dem von Stahl ähnelt.
Verarbeitungseigenschaften:
- Kurzspaniges Material.
- Gute Spankontrolle unter allen Betriebsbedingungen.
- Einheitliche Schnittkraft: 790~1350 N/mm².
- Bei der Bearbeitung mit höheren Geschwindigkeiten entsteht abrasiver Verschleiß.
- Mittlere Schnittkraft.
Was sind Nichteisenmaterialien?
- Diese Kategorie enthält Nichteisenmetalle und Weichmetalle mit einer Härte von weniger als 130 HB.
Den größten Anteil machen Buntmetalllegierungen (Al) mit knapp 22 % Silizium (Si) aus.
- Kupfer, Bronze, Messing.
Flugzeughersteller und Hersteller von Autorädern aus Aluminiumlegierung dominieren die Gruppe N.
Obwohl die erforderliche Leistung pro mm³ (Kubikzoll) gering ist, muss dennoch die maximale Leistung berechnet werden, die erforderlich ist, um eine hohe Zerspanungsrate zu erzielen.
Verarbeitungseigenschaften:
- Langspaniges Material.
- Wenn es sich um eine Legierung handelt, ist die Spankontrolle relativ einfach.
- Nichteisenmetalle (Al) sind klebrig und erfordern den Einsatz scharfer Schneidkanten.
- Einheitliche Schnittkraft: 350~700 N/mm².
- Die für die Bearbeitung von ISO N-Materialien erforderlichen Schnittkräfte und Leistungen liegen in einem begrenzten Wertebereich.
Was ist eine hitzebeständige Legierung?
Zu den hitzebeständigen Legierungen (HRSA) zählen viele hochlegierte Werkstoffe auf Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Titanbasis.
- Gruppe: Eisen, Nickel, Kobalt.
- Arbeitsbedingungen: Glühen, Lösungsglühen, Alterungsbehandlung, Walzen, Schmieden, Gießen.
Merkmale:
Ein höherer Legierungsgehalt (Kobalt ist höher als Nickel) sorgt für eine bessere Hitzebeständigkeit, höhere Zugfestigkeit und höhere Korrosionsbeständigkeit.
Schwer zu verarbeitende Materialien der S-Gruppe werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt-, Gasturbinen- und Generatorindustrie eingesetzt.
Der Bereich ist groß, doch meist sind hohe Schnittkräfte vorhanden.
Verarbeitungseigenschaften:
- Langspaniges Material.
- Die Spankontrolle ist schwierig (gezackte Späne).
- Für Keramik ist ein negativer Frontwinkel und für Hartmetall ein positiver Frontwinkel erforderlich.
- Einheit Schnittkraft:
Für hitzebeständige Legierungen: 2400~3100 N/mm².
Für Titanlegierungen: 1300~1400 N/mm².
- Hohe Schnittkraft und Leistung erforderlich.
Was ist gehärteter Stahl?
- Aus verarbeitungstechnischer Sicht ist gehärteter Stahl eine der kleinsten Untergruppen.
- Diese Gruppe umfasst gehärtete Stähle mit einer Härte >45 bis 65 HRC.
- Im Allgemeinen liegt der Härtebereich der zu drehenden Hartteile zwischen 55 und 68 HRC.
Die gehärteten Stähle der Gruppe H werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie und ihren Zulieferern sowie im Maschinen- und Formenbau.
Normalerweise durchgehende, glühende Späne.Diese hohe Temperatur trägt dazu bei, den kc1-Wert zu senken, was wichtig ist, um Anwendungsherausforderungen zu lösen.
Verarbeitungseigenschaften:
- Langspaniges Material.
- Relativ gute Spankontrolle.
- Erfordert einen negativen Frontwinkel.
- Einheitliche Schnittkraft: 2550~4870 N/mm².
- Hohe Schnittkraft und Leistung erforderlich.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 24. Juli 2023