Metaller bearbetbarhet: Betydelse, utvärdering och faktorer

Efter att du läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Betydelse av maskinbearbetning 2. Utvärdering (kvantifiering eller åtgärder) av maskinbearbetning 3. Faktorer som påverkar 4. Maskinbearbetning av vanliga material 5. Additiver för förbättrad bearbetning.

Betydelse av maskinbearbetning:

Termen maskinbearbetning hänför sig till den lätthet med vilken en metall kan bearbetas till en acceptabel ytfinish. Murphy definierade maskinbearbetning som "möjligheten att ett material ska bearbetas under givna uppsättning skärförhållanden".

Material med bra maskinbearbetning kräver liten kraft att klippa. kan klippas snabbt, enkelt få en bra ytfinish och dra inte mycket på verktyget. Sådana material sägs vara fria bearbetbara.

Maskinbearbetning kan vara svårt att förutsäga exakt eftersom bearbetningsprocessen har så många variabler. Starka, tuffa material är vanligtvis svårare att maskinera, eftersom större kraft krävs för att skära dem.

Andra viktiga faktorer som påverkar maskinbearbetningen är:

jag. Arbetsparametrar (kemisk sammansättning, mikrostrukturhårdhet)

Verktygsparametrar (verktygsgeometri, verktygsmaterial, verktygsliv)

ii. Bearbetningsparametrar (skärhastighet, matning, skärsnitt, smörjning etc.)

Det sägs att materialet A är mer bearbetbart än material B, detta kan ha tre olika betydelser, som;

III. En lägre slitstyrka erhålls med material A eller

iv. En bättre ytfinish kan uppnås med material A eller

v. Mindre effekt krävs för maskinmaterial A.

Därför är det viktigt att notera att maskinbearbetning alltid definieras med en viss uppsättning villkor.

Till exempel:

Skick 1:

(Bättre ytfinish) Material A (Högkolstål) har mer bearbetning än material B (Mild Steel).

Skick set 2: (verktygsslitage och strömförbrukning):

Nu kan resultatet bli omvändt. Material B (Mild Stål) har mer bearbetning än material A (Högkolstål).

Med tanke på gemensamt HSS-verktyg för både tillståndssatserna.

Utvärdering (kvantifiering eller åtgärder) av maskinbearbetning:

Det finns många faktorer som påverkar maskinbearbetning, men inget allmänt accepterat sätt att kvantifiera det. Istället mäts maskinbearbetningen i allmänhet från fall till fall. De olika test som utförts för att kvantifiera maskinbearbetning är skräddarsydda för att motivera behovet av en specifik tillverkningsanläggning.

Gemensamma kvantifieringsåtgärder omfattar:

(i) Verktygsliv.

(ii) Ytbehandling.

(iii) Skärkrafter och strömförbrukning.

(iv) Maskinklassificeringsindex.

(v) Chip control.

(i) Verktygsliv:

Verktygsliv anses allmänt som en viktig åtgärd för bearbetning. Ju högre verktygsliv är bättre är bearbetningen av ett arbetsmaterial. Vissa standardtabeller och diagram finns tillgängliga som ger en referens för att jämföra maskinbearbetning av olika material. Dessa tabeller mäter vanligen bearbetbarheten i fråga om skärhastigheten för ett visst verktygsliv. Bearbetningsgrader är baserade på ett verktygslängd på T = 60 minuter.

(ii) Ytbehandling:

Ytbehandling av bearbetat arbetsmaterial är också ett viktigt mått på bearbetbarhet speciellt vid efterbehandling. Mer är ytfinishen erhållen; mer kommer att vara bearbetning av arbetsmaterialet.

(iii) Skärkrafter och strömförbrukning:

Det är också ett mest använt mått på bearbetning speciellt vid grovbearbetning.

(iv) Maskinbarhet (Betyg) Index:

Bearbetningsgraden / indexet för olika material tas i förhållande till standardindexet. Bearbetningsindex för fritt skärstål anses vara standardindex och fixerat till 100%. Maskineringsindex är baserat på ett verktygs livslängd på T = 60 minuter.

Maskineringsindex för andra material kan hittas genom att använda följande relation:

Maskinbarhetsindexet för vissa vanliga material används i tabell 9.12:

Betydelsen av maskinbearbetningsindex:

Bearbetningsgrader är baserade på ett verktygs livslängd på T = 60 minuter. Standardmaterialet är A1S1-stål, vilket ger en värdering på 100. Det betyder att för ett verktygs livslängd på 60 minuter ska detta stål bearbetas med en skärhastighet på 100 ft / min (30 m / min). Högre hastigheter minskar verktygslängden medan lägre hastighet ökar den. Till exempel har 3140 stål ett maskinbearbetningsindex 55, det betyder att när det bearbetas vid en skärhastighet på 55 ft / min (17m / min) kommer verktygslängden att vara 60 min.

(v) Chip Control:

I vissa fall är det också ett mått på maskinbearbetning att lindra chipstyrningen. När det gäller chipkontroll kan långa och krökta marker, om de inte är uppdelade, påverka skärprocessen allvarligt genom att krullas kring verktygets skärkant.

Faktorer som påverkar maskinbearbetning:

I allmänhet anses det att maskinbearbetningen är en egenskap huvudsakligen beror på mikrostruktur och egenskaper hos arbetsmaterialet, men det påverkas också mycket av några andra faktorer.

Några viktiga och ansvarsfulla faktorer som påverkar maskinbearbetningen följer:

(i) Arbetsmaterialparametrar.

(ii) Verktygsparametrar.

iii) Bearbetningsparametrar.

(i) Arbetsmaterialparametrar:

Det inkluderar:

jag. Hårdhet.

ii. Mikrostruktur.

III. Kemisk sammansättning.

iv. Form och dimensioner.

v. hållfasthet.

vi. Brottgräns.

(ii) Toot Parametrar:

Det inkluderar:

jag. Verktygsgeometri.

ii. Verktygsmaterial.

III. Stabilitet av verktygsinnehåll.

iv. Val av korrekt verktyg.

v. Verktygslipningsprocess.

vi. Temperaturen för chipverktygsgränssnittet.

(iii) Bearbetningsparametrar:

Det inkluderar:

jag. Skärhastighet.

ii. Utfodra.

III. Skärdjup.

iv. Skärvätska.

v. Skärprocessens art (Intermittent eller stabil).

vi. Stabilitet av arbetsredskap håller.

vii. Lätt att hantera chip.

Bearbetning av gemensamma material:

Vi kommer att diskutera maskinbearbetning en efter en av vissa vanliga material som stål, rostfritt stål, aluminium, termoplaster, kompositer etc.

(i) Stål:

Kolhalten i stål påverkar kraftigt dess bearbetbarhet. Högkol stål är svåra att maskinera eftersom de är tuffa och de kan innehålla karbider. Karbid som är närvarande i stål smälter skärverktyget. Å andra sidan är kolsyror besvärliga eftersom de är för mjuka. Lågkol stål är "gummy" och håller fast vid skärverktyget, vilket resulterar i en uppbyggd kant som förkortar verktygets livslängd. Därför är medium kolstål (med kol ca 0, 2%) valet för bästa bearbetbarhet.

Krom, molybden och andra legeringselement läggs ofta till stål för att förbättra styrkan. De flesta av dessa element minskar dock maskinbearbetningen. Inkluderingar (oxider) som finns om några, minskar dess bearbetbarhet.

(ii) Rostfria stål:

Rostfria stål har dålig bearbetbarhet jämfört med vanligt kolstål eftersom de är hårdare, gummier och tenderar att härda mycket snabbt. Lätt härdning av stålet kan minska sin gummighet och göra det lättare att skära. AISI -303 och 416 är enklare att bearbeta på grund av tillsats av svavel och fosfor.

(iii) aluminium:

Aluminium är i allmänhet väldigt lätt att bearbeta. Även om de mjukare kvaliteterna tenderar att bilda en uppbyggd kant, vilket resulterar i dålig ytfinish. Höga skärhastigheter, höga rakevinklar och högavlastningsvinklar rekommenderas för korrekt bearbetning. Legeringar 2007, 2011 och 6020 har särskilt bra bearbetbarhet.

(iv) Termoplaster:

Termoplaster är svåra att maskinera eftersom de har dålig värmeledningsförmåga. Detta skapar värme som uppbyggs i skärzonen, vilket försämrar verktygslivets livstid och smälter lokalt plastet.

(v) Kompositer:

Kompositer har ofta den värsta maskinbearbetningen eftersom de kombinerar den dåliga värmeledningsförmågan hos ett plastharts med en hård eller slipande keramisk matris.

Tillsatser för förbättrad maskinbearbetning:

Tillsatserna minskar metallkontakten mellan verktyget och arbetsmaterialet, vilket minskade friktions- och verktygsslitage. Det finns en mängd olika kemikalier, både metall och icke-metall, som kan sättas till järn- och järnmetaller för att förbättra maskinbearbetningen. Dessa tillsatser kan fungera genom smörjning av verktyget-chip-gränssnittet, minskning av skjuvhållfastheten hos materialet eller ökning av brittlen hos chipet.

Historiskt har svavel och bly varit de vanligaste tillsatsämnena, men vismut och tenn är alltmer populära av miljöskäl.

Nedan följer några tillsatser med metaller för att förbättra maskinbearbetningen: