Bewerkbaarheid Introductie, invloedsfactoren, verbetering en meting

Het gemak van het snijden van metaal met een snijgereedschap wordt bewerkbaarheid genoemd. Het is echter moeilijk om deze eigenschap te kwantificeren vanwege de vele factoren die de bewerkbaarheid van metalen bepalen. Dit artikel introduceert de basisprincipes van bewerkbaarheid:wat het is, factoren die de bewerkbaarheid beïnvloeden, metaalbewerkbaarheidstabel, hoe de bewerkbaarheid te verbeteren en hoe bewerkbaarheid te meten.

Wat is bewerkbaarheid?

Bewerkbaarheid is een maatstaf voor hoe gemakkelijk het is om een ​​materiaal te snijden met een snijgereedschap, of hoe gemakkelijk het is om metaal te snijden. Definieert hoe gemakkelijk een materiaal (voornamelijk metaal) kan worden gesneden of gevormd terwijl het een bevredigende oppervlakteafwerking biedt. Materialen met een goede bewerkbaarheid vereisen zeer weinig kracht om te snijden, wat zorgt voor een gladde oppervlakteafwerking en het minimaliseren van gereedschapsslijtage. Daarentegen hebben minder bewerkbare materialen hogere snijkrachten nodig, hebben ze een slechte oppervlakteafwerking en slijten ze gereedschap. Daarom zijn materialen met een slechte bewerkbaarheid duurder om te verwerken.

Het American Iron and Steel Institute (AISI) heeft een bewerkbaarheidsscore van 100% vastgesteld ten opzichte van de bewerkbaarheid van 160 Brinell B1112-staal voor verschillende materialen. Metalen met een hogere bewerkbaarheid dan B1112 krijgen een score van meer dan 100%, terwijl metalen met een lagere bewerkbaarheid een score hebben van minder dan 100%. De bewerkbaarheidsclassificatie wordt bepaald door het gewogen gemiddelde van de normale snijsnelheid, oppervlakteafwerking en standtijd voor elk materiaal te meten.

Bewerkbaarheidstabel metaal

(Bron van:https://www.cnclathing.com/guide/cnc-machining-material-machinability-chart-machinability-of-metals-and-plastics-cnclathing )

Bewerkbaarheid van metaal beïnvloeden factoren

1) Factoren die verband houden met de kenmerken van het werkstuk

Hardheid van het metaal:

Als het metaal hard is, vereist het meer stroomverbruik en genereert het een hoge temperatuur. Daarom kan gereedschapsslijtage optreden, wat resulteert in een slechte bewerkbaarheid.

Chemische samenstelling:

Bij het bewerken van zuivere metalen zijn de snijkrachten en de gereedschapsslijtage zeer hoog. Als er echter kleine hoeveelheden koolstof, mangaan, lood, zwavel en fosfor aan het staal worden toegevoegd, kan de bewerkbaarheid worden verbeterd. Productiviteit en oppervlakteafwerking zijn ook verbeterd.

Koolstofarme staalsoorten die 0,01% tot 0,15% koolstof bevatten, vertonen een slechte bewerkbaarheid vanwege hun hoge taaiheid en taaiheid.

Als het koolstofgehalte hoger is (dwz van 0,25% tot 0,3%), vertoont het een goede bewerkbaarheid.

De toevoeging van 1% mangaan en 0,15% fosfor verbetert de bewerkbaarheid van metalen.

Als er zwavel en fosfor in het metaal aanwezig zijn, hebben de machinale spanen de neiging te breken als gevolg van brosheid.

Sommige metalen die aan staal worden toegevoegd, zoals silicium, nikkel, chroom, vanadium en molybdeen, hebben echter een nadelig effect op de bewerkbaarheid.

Microstructuur:

Metalen zijn slecht bewerkbaar als ze schurende insluitsels en een niet-uniforme structuur, grote, vervormde korrels bevatten.

Omgaan met metalen:

Koud bewerkt staal is beter bewerkbaar omdat het de standtijd verlengt en met hoge snijsnelheden kan worden bewerkt.

De bewerkbaarheid van staal met een hoog koolstofgehalte kan worden verbeterd door warm te werken.

Verschillende warmtebehandelingen, zoals normaliseren, gloeien, temperen, enz., helpen de bewerkbaarheid te verbeteren.

2) Toolgerelateerde factoren

De verschillende snijgereedschapgerelateerde factoren die de bewerkbaarheid van metaal beïnvloeden, worden hieronder vermeld.

Gereedschapsmateriaal

Gereedschapsgeometrie

snijdende natuur

Stijfheid van het gereedschap

3) Factoren gerelateerd aan snijomstandigheden

Hieronder worden verschillende factoren vermeld die verband houden met snijomstandigheden die de bewerkbaarheid van metaal beïnvloeden.

snijsnelheid

Voeding en snedediepte

snijtemperatuur

snijvloeistof

4) Factoren gerelateerd aan machines

Gereedschapswerktuigen die voor machinale bewerkingen worden gebruikt, moeten stijf en sterk zijn voor een betere bewerkbaarheid van het werkstuk.

Bewerkbaarheid van materialen verbeteren

Hoewel metalen vaste fysische eigenschappen hebben, kan de staat van een werkstuk worden gewijzigd om het machinaal te bewerken. Er kunnen ook additieven aan de legering worden toegevoegd om de bewerkbaarheid te verbeteren.

Additieven:Een manier om de bewerkbaarheid van een bepaald materiaal te verbeteren, is door elementen van andere materialen toe te voegen om ze gemakkelijker te kunnen snijden. Bij het bewerken van staal kan het toevoegen van lood en zwavel bijvoorbeeld het werkstuk gemakkelijker te snijden maken.

Warmtebehandeling:metalen worden vaak verwarmd en gekoeld om hun eigenschappen te veranderen. Warmtebehandeling vermindert de hardheid van het metaal, waardoor het gemakkelijker te bewerken is. Het uitgloeien van legeringen op nikkelbasis kan bijvoorbeeld de bewerkbaarheid verbeteren.

Externe factoren:Maak de bewerking gemakkelijker zonder het werkstukmateriaal daadwerkelijk te veranderen. Door bijvoorbeeld gereedschapsmateriaal, snijsnelheid, snijhoek, bedrijfsomstandigheden en andere parameters aan te passen, wordt het gemakkelijker om moeilijk te bewerken materialen te snijden.

Bewerkbaarheidsmeting

Omdat er veel verschillende factoren zijn die de bewerkbaarheid van een materiaal beïnvloeden, kan bewerkbaarheid worden beschouwd als een vaag begrip dat moeilijk te kwantificeren is.

Ingenieurs en materiaalwetenschappers proberen de bewerkbaarheid echter te meten aan de hand van meetwaarden zoals energieverbruik (hoeveel energie het kost om het materiaal te snijden), de levensduur van het snijgereedschap (hoe snel het gereedschap verslijt bij het snijden van het materiaal) en oppervlakteafwerking (de resulterende gladheid van het gesneden materiaal).

Stroomverbruik:de bewerkbaarheid kan worden beoordeeld aan de hand van de kracht die nodig is om het materiaal te snijden, gemeten met behulp van standaard energiestatistieken.

Levensduur snijgereedschap:de bewerkbaarheid kan worden beoordeeld door te berekenen hoe lang het gereedschap meegaat tijdens het snijden van een bepaald materiaal.

Oppervlakteafwerking:Bewerkbaarheid kan worden beoordeeld door te letten op de mate van snijkantopbouw die zich ontwikkelt tijdens het bewerken, zeer bewerkbare materialen ontwikkelen geen snijkantopbouw.