Bewerkbaarheid van metalen: betekenis, evaluatie en factoren

Na het lezen van dit artikel zul je leren over: - 1. Betekenis van bewerkbaarheid 2. Evaluatie (kwantificering of maatregelen) van bewerkbaarheid 3. Factoren die van invloed zijn 4. Bewerkbaarheid van gangbare materialen 5. Additieven voor het verbeteren van bewerkbaarheid.

Betekenis van bewerkbaarheid:

De term bewerkbaarheid verwijst naar het gemak waarmee een metaal kan worden bewerkt tot een aanvaardbare oppervlakteafwerking. Murphy definieerde bewerkbaarheid als "het vermogen van een materiaal om onder een gegeven reeks snijomstandigheden te worden bewerkt".

Materialen met een goede bewerkbaarheid vereisen weinig snijvermogen. kan snel worden gesneden, gemakkelijk een goede oppervlakteafwerking verkrijgen en de gereedschappen niet veel dragen. Van dergelijke materialen wordt gezegd dat ze gratis bewerkbaar zijn.

Bewerkbaarheid kan moeilijk zijn om precies te voorspellen omdat het bewerkingsproces zoveel variabelen heeft. Sterke, taaie materialen zijn meestal moeilijker te bewerken, omdat er meer kracht nodig is om ze te zagen.

Andere belangrijke factoren die de bewerkbaarheid beïnvloeden zijn onder meer:

ik. Werkparameters (chemische samenstelling, microstructuurhardheid)

Gereedschapsparameters (gereedschapsgeometrie, gereedschapsmateriaal, standtijd)

ii. Bewerkingsparameters (snijsnelheid, invoer, snijdiepte, smering, etc.)

Er wordt gesteld dat het materiaal A beter bewerkbaar is dan materiaal B, dit kan drie verschillende betekenissen hebben, zoals;

iii. Een lagere slijtagesnelheid wordt verkregen met materiaal A, of

iv. Een betere oppervlakteafwerking kan worden bereikt met materiaal A of

v. Minder stroom nodig om materiaal A te bewerken.

Daarom is het belangrijk op te merken dat bewerkbaarheid altijd wordt gedefinieerd met een bepaalde reeks voorwaarden.

Bijvoorbeeld:

Conditieset 1:

(Betere oppervlakteafwerking) Materiaal A (koolstofstaal) heeft meer bewerkbaarheid dan materiaal B (zacht staal).

Conditieset 2: (slijtage van gereedschap en stroomverbruik):

Het resultaat kan nu worden omgekeerd. Materiaal B (zacht staal) heeft meer bewerkbaarheid dan materiaal A (koolstofstaal).

Overwegend gemeenschappelijk HSS-hulpmiddel voor beide conditiesets.

Evaluatie (kwantificering of metingen) van bewerkbaarheid:

Er zijn veel factoren die van invloed zijn op de bewerkbaarheid, maar er is geen algemeen geaccepteerde manier om dit te kwantificeren. In plaats daarvan wordt de bewerkbaarheid in het algemeen gemeten op basis van geval tot geval. De verschillende tests die zijn uitgevoerd om de bewerkbaarheid te kwantificeren, zijn op maat gemaakt om de behoefte aan een specifieke productiefaciliteit te rechtvaardigen.

Gemeenschappelijke kwantificeringsmaatregelen omvatten:

(i) Levensduur van het gereedschap.

(ii) Oppervlakteafwerking.

(iii) Snijkrachten en stroomverbruik.

(iv) Beoordelingsindex van bewerkbaarheid.

(v) Chipbesturing.

(i) Levensduur van het gereedschap:

De standtijd wordt over het algemeen als een belangrijke maat voor de bewerkbaarheid beschouwd. Hoe beter de standtijd is, is de bewerkbaarheid van een werkmateriaal. Sommige standaard tabellen en grafieken zijn beschikbaar die een referentie bieden voor het vergelijken van de bewerkbaarheid van verschillende materialen. Deze tabellen meten gewoonlijk de bewerkbaarheid in termen van de snijsnelheid gedurende een gegeven standtijd. De bewerkbaarheidsclassificaties zijn gebaseerd op een standtijd van T = 60 minuten.

(ii) Oppervlakteafwerking:

Oppervlakteafwerking van machinaal bewerkte werkmateriaal is ook een belangrijke maat voor de bewerkbaarheid, in het bijzonder in het geval van afwerkingsbewerkingen. Meer is de oppervlakteafwerking verkregen; meer zal de bewerkbaarheid van het werkmateriaal zijn.

(iii) Snijkrachten en stroomverbruik:

Het is ook een meest gebruikte maat voor bewerkbaarheid, vooral bij voorbewerkingen.

(iv) Bewerkbaarheid (Rating) Index:

De bewerkbaarheidsclassificatie / index van verschillende materialen wordt genomen ten opzichte van de standaardindex. De bewerkbaarheidsindex van vrijsnijdend staal wordt beschouwd als standaardindex en vastgesteld op 100%. De bewerkbaarheidsindex is gebaseerd op een standtijd van T = 60 minuten.

Machineerbaarheidsindex van andere materialen kan gevonden worden door de volgende relatie te gebruiken:

De bewerkbaarheidindex voor enkele veelgebruikte materialen staat in tabel 9.12:

Betekenis van machineerbaarheidsindex:

De bewerkbaarheidsclassificaties zijn gebaseerd op een standtijd van T = 60 minuten. Het standaardmateriaal is A1S1 staal, dat een rating van 100 geeft. Dit betekent dat voor een standtijd van 60 minuten dit staal moet worden bewerkt met een snijsnelheid van 100 ft / min (30 m / min). Hogere snelheden zullen de standtijd van het gereedschap verkorten, terwijl een lagere snelheid dit zal verhogen. Bijvoorbeeld, 3140 staal heeft een bewerkbaarheidindex 55, dit betekent dat wanneer het machinaal bewerkt wordt met een snijsnelheid van 55 ft / min (17m / min), de levensduur van het gereedschap 60 minuten zal zijn.

(v) Chipbesturing:

In sommige gevallen is het gemak van spaanbeheersing ook een maat voor de bewerkbaarheid. Wat de spaanbeheersing betreft, kunnen lange en gekrulde spanen, als ze niet worden opengebroken, het snijproces ernstig beïnvloeden door gekruld rond de snijkant van het gereedschap.

Factoren die de bewerkbaarheid beïnvloeden:

In het algemeen wordt aangenomen dat bewerkbaarheid een eigenschap is die in hoofdzaak afhangt van de microstructuur en eigenschappen van werkmateriaal, maar deze wordt ook sterk beïnvloed door een aantal andere factoren.

Enkele belangrijke en verantwoordelijke factoren die van invloed zijn op de bewerkbaarheid zijn de volgende:

(i) Werk materiële parameters.

(ii) Gereedschapsparameters.

(iii) Bewerking van parameters.

(i) Werkmateriaalparameters:

Het bevat:

ik. Hardheid.

ii. Microstructuur.

iii. Chemische samenstelling.

iv. Vorm en afmetingen.

v. Stijfheid van het vasthouden.

vi. Treksterkte.

(ii) Toot-parameters:

Het bevat:

ik. Gereedschapsgeometrie.

ii. Gereedschapsmateriaal.

iii. Stijfheid van gereedschapshouder.

iv. Selectie van het juiste gereedschap.

v. Gereedschaps slijpproces.

vi. Temperatuur van chip tool interface.

(iii) Parameters bewerken:

Het bevat:

ik. Snijsnelheid.

ii. Voeden.

iii. Diepte van de snede.

iv. Snijvloeistof.

v. Aard van het snijproces (intermitterend of stabiel).

vi. Stijfheid van het vasthouden van gereedschap.

vii. Eenvoudig te verwijderen.

Bewerkbaarheid van gangbare materialen:

We bespreken bewerkbaarheid één voor één van een aantal veelgebruikte materialen zoals staal, roestvrij staal, aluminium, thermoplasten, composieten, enz.

(i) Staalsoorten:

Het koolstofgehalte van staal heeft grote invloed op de bewerkbaarheid. Koolstofstaalsoorten zijn moeilijk te bewerken omdat ze taai zijn en carbiden kunnen bevatten. Carbides aanwezig in staal schuren het snijgereedschap. Aan de andere kant zijn koolstofarme staalsoorten lastig omdat ze te zacht zijn. Koolstofarme staalsoorten zijn "gomachtig" en blijven bij het snijgereedschap, wat resulteert in een opgebouwde rand die de standtijd verkort. Daarom is medium carbon staal (met koolstof van ongeveer 0, 2%) de keuze voor de beste bewerkbaarheid.

Chroom, molybdeen en andere legeringselementen worden vaak aan staal toegevoegd om de sterkte te verbeteren. De meeste van deze elementen verminderen echter de bewerkbaarheid. Eventueel aanwezige insluitsels (oxiden) verminderen de bewerkbaarheid ervan.

(ii) Roestvast staal:

Roestvast staal heeft een slechte bewerkbaarheid in vergelijking met gewoon koolstofstaal, omdat het harder, gemener en de neiging heeft om zeer snel te harden. Iets harden van het staal kan de gomheid verminderen en het gemakkelijker maken om te snijden. AISI-303 en 416 zijn gemakkelijker te bewerken vanwege de toevoeging van zwavel en fosfor.

(iii) Aluminium:

Aluminium is over het algemeen heel gemakkelijk te bewerken. Hoewel, de zachtere kwaliteiten hebben de neiging om een ​​opgebouwde rand te vormen, resulterend in een slechte oppervlakteafwerking. Hoge snijsnelheden, hoge hellingshoeken en hoge ontlastingshoeken worden aanbevolen voor een goede bewerkbaarheid. Legeringen 2007, 2011 en 6020 hebben vooral een goede bewerkbaarheid.

(iv) Thermoplasten:

Thermoplasten zijn moeilijk te bewerken omdat ze een slechte thermische geleiding hebben. Hierdoor ontstaat warmte die is opgebouwd in de snijzone, waardoor de standtijd wordt verkort en het plastic plaatselijk smelt.

(v) Composieten:

Composieten hebben vaak de slechtste bewerkbaarheid omdat ze de slechte thermische geleidbaarheid van een kunststofhars combineren met een taaie of schurende keramische matrix.

Additieven voor het verbeteren van bewerkbaarheid:

De additieven verminderen het metaalcontact tussen het gereedschap en het werkmateriaal, vandaar dat ze wrijving en slijtage van het gereedschap verminderen. Er is een verscheidenheid aan chemicaliën, zowel metaal als niet-metaal, die kunnen worden toegevoegd aan ferro en non-ferro metalen om de bewerkbaarheid te verbeteren. Deze additieven kunnen werken door het gereedschap-chipinterface te smeren, de afschuifsterkte van materiaal te verminderen of de broosheid van de chip te vergroten.

Historisch gezien waren zwavel en lood de meest voorkomende additieven, maar bismut en tin zijn in toenemende mate populair om milieuredenen.

Hier volgen enkele additieven met metalen voor het verbeteren van de bewerkbaarheid: