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不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

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

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

↑↑不同材料的切削特性↑↑

01-P鋼

什么是鋼?

- 鋼是金屬切削領域中最大的材料組。

- 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。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

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。

– 含碳量低 = 堅韌的粘性材料。

– 含碳量高 = 脆性材料。

加工特性:

- 長切屑材料。

- 切屑控制相對容易、平穩。

- 低碳鋼有粘性,需要鋒利的切削刃。

- 單位切削力kc:1500~3100 N/mm?

- 加工ISO P材料需要的切削力及功率,都在有限值范圍內。

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02-M不銹鋼

什么是不銹鋼?

- 不銹鋼是帶有最少11%~12%鉻的合金材料。

- 碳含量通常很低(低至最大0.01%) 。

- 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。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

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。

加工特性:

- 長切屑材料。

- 切屑控制在鐵素體中相對平順, 在奧氏體和雙相中較困難。

- 單位切削力:1800~2850 N/mm?

- 加工時產生高切削力、積屑瘤、熱量和加工硬化。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

03-K鑄鐵

什么是鑄鐵?

- 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。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

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。

加工特性:

- 短切屑材料。

- 在所有工況下都具有良好的切屑控制。

- 單位切削力:790~1350 N/mm?

- 以較高速度加工會產生磨料磨損。

- 中等切削力。

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04-N有色金屬

什么是有色金屬材料?

- 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。

- 銅、青銅、黃銅。

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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。

加工特性:

- 長切屑材料。

- 如果是合金,則切屑控制相對容易。

- 有色金屬(Al)具有粘性,需要使用鋒利的切削刃。

- 單位切削力:350~700 N/mm?

- 加工ISO N材料需要的切削力及功率,都在有限值范圍內。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

05-S耐熱合金

什么是耐熱合金?

- 耐熱合金(HRSA)包括許多高合金鐵、鎳、鈷或鈦基材料。

組:鐵基、鎳基、鈷基

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。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

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。

范圍較寬,但通常會存在高切削力。

加工特性:

- 長切屑材料。

- 切屑控制困難(鋸齒狀切屑)。

- 對于陶瓷需要使用負前角,對于硬質合金需要使用正前角。

- 單位切削力:

對于耐熱合金:2400~3100 N/mm?

對于鈦合金:1300~1400 N/mm?

- 需要的切削力和功率很高。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

06-H淬硬鋼

什么是淬硬鋼?

- 從加工的角度看,淬硬鋼是最小的一個分組。

- 該分組包含硬度>45~65 HRC的調質鋼。

- 通常,被車削的硬零件的硬度范圍一般在55~68 HRC之間。

不同的金屬材料,切削起來有什么不同?

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。

加工特性:

- 長切屑材料。

- 相對好的切屑控制。

- 要求負前角。

- 單位切削力:2550~4870 N/mm?

- 需要的切削力和功率很高。

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