Werkstuk

Kenmerken: De materiaalgroep P omvat koolstofstaal en gelegeerd staal, waarvan ijzer (Fe) het belangrijkste bestanddeel is. Koolstofstaal bestaat uit ijzer-koolstoflegeringen en wordt op basis van het koolstofgehalte (C) geclassificeerd als koolstofarm staal (10%).

Moeilijkheden bij de bewerking: P-klasse materiaal heeft over het algemeen een goede bewerkbaarheid, maar de koolstofconcentratie, hardheid, enzovoort, maken een groot verschil. Laag-C-staal heeft een hogere viscositeit, waardoor het moeilijker is om de spanen te breken, wat leidt tot meer adhesieve slijtage en daardoor tot opbouw van materiaal aan de snijkant. De bewerkbaarheid van gelegeerd staal hangt af van het gehalte aan legeringselementen en de hardheid; hoe hoger het legeringsgehalte en de hardheid, hoe lager de bewerkbaarheid. Carbide en sommige legeringselementen verergeren de abrasieve slijtage, waardoor de breukvormen voornamelijk flankenslijtage en kraterslijtage zijn.

Kenmerken: De hardheid van dit type materiaal ligt tussen de 45 en 65 HRC. Veelvoorkomende materialen zijn onder andere gecarburiseerd staal, lagerstaal en gereedschapsstaal. Door hun hoge hardheid zijn alle materialen in deze groep moeilijk te bewerken. Martensitisch staal heeft bijvoorbeeld een dichte structuur met een uitstekende slijtvastheid, maar een lage ductiliteit. De thermische geleidbaarheid is slechts 15-25 W/mK, waardoor het materiaal gevoelig is voor thermische schokken tijdens de bewerking. Typische onderdelen die van dit soort materiaal worden gemaakt, zijn onder andere aandrijfassen, tandwielen, stuurinrichtingen en stempelmatrijzen.

Moeilijkheden bij de bewerking: Het belangrijkste bewerkingsproces voor dit soort materialen is doorgaans het afwerken. Tijdens het snijproces ontstaat veel warmte en slijt de snijkant aanzienlijk. De hoge hardheid leidt tot micro-afsplintering van de snijkant. Om dit probleem te voorkomen, is het gebruik van ultrafijnkorrelig hardmetaal (K10-K20) of CBN-gereedschap vereist, omdat deze gereedschappen een goede roodhardheid, chemische stabiliteit, mechanische sterkte en slijtvastheid hebben. Voor het draaien van deze materialen worden voornamelijk CBN-gereedschappen gebruikt, terwijl hardmetaal vooral wordt toegepast voor frezen en boren.

Kenmerken: Roestvrij staal van klasse M bestaat voornamelijk uit ijzer (Fe) en heeft een chroomgehalte (Cr) van meer dan 12%, aangevuld met andere legeringselementen zoals Ni, Mo, Nb, Ti, enz. Deze materialen hebben een uitstekende corrosiebestendigheid en hoge temperatuursterkte. Op basis van het gehalte aan Cr en nikkel (Ni) wordt het materiaal geclassificeerd als ferritisch, martensitisch, austenitisch en austenitisch-ferritisch (duplex) roestvrij staal. Het chroomgehalte van ferritisch en martensitisch roestvrij staal ligt doorgaans tussen de 12 en 18%, met weinig andere legeringselementen. Het is gemakkelijk te bewerken en te harden, maar heeft een lage lasbaarheid en een gemiddelde corrosiebestendigheid. Het chroomgehalte van austenitisch roestvrij staal is meestal 18% en het nikkelgehalte 8% (zoals roestvrij staal 304). Door 2-3% molybdeen (Mo) toe te voegen, kan de corrosiebestendigheid worden verbeterd (zoals roestvrij staal 316). Duplex roestvrij staal heeft doorgaans een chroomgehalte van 18-28% en een nikkelgehalte van 4-7%. Dit roestvrij staal kenmerkt zich door een hoge treksterkte en een hoge corrosiebestendigheid.

Moeilijkheden bij de bewerking: De slijtage van snijgereedschappen bij het bewerken van deze materialen bestaat voornamelijk uit flankenslijtage, kraterslijtage en opbouw van materiaal aan de snijkant. Tijdens het snijproces wordt er veel warmte gegenereerd aan de snijkant, wat kan leiden tot plastische vervorming en ernstige kraterslijtage. Tegelijkertijd kan het snijproces leiden tot verharding van het oppervlak en de vorming van harde spanen, wat op zijn beurt kerfslijtage veroorzaakt. Een verhard oppervlak kan ervoor zorgen dat de coating en het basismateriaal loslaten van de snijkant, wat leidt tot afbrokkeling en een slechte oppervlaktekwaliteit. Bij het bewerken van austeniet ontstaan ​​lange, continue spanen met een hoge sterkte, waardoor het moeilijk is om de spanen te breken.

Kenmerken: K-klasse materialen - gietijzeren legeringen bestaan ​​hoofdzakelijk uit ijzer (Fe), koolstof (C) en silicium (Si), waarbij het C-gehalte over het algemeen hoger is dan 2,11% of een Fe-C-legering met eutectische structuur. De aanwezigheid van C in gietijzer is voornamelijk in de vorm van grafiet. Hierdoor heeft gietijzer een hoge trillingsdemping, een lage kerfgevoeligheid, een uitstekende slijtvastheid en een goede bewerkbaarheid. Het wordt geclassificeerd als grijs gietijzer (HT250), smeedbaar gietijzer (KTH300-06), nodulair gietijzer (QT400-18) en compact gietijzer (RuT400). Gietijzer heeft een hoog koolstofgehalte van 2,5%-4,0%, een siliciumgehalte van 1,0%-3,0%, een hardheid van HB 150-300, een thermische geleidbaarheid van 50-80 W/mK en een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Deze eigenschappen maken gietijzer geschikt voor hogesnelheidsbewerking. Vanwege de uitstekende gieteigenschappen en de lage prijs wordt het gebruikt voor diverse machineonderdelen, ijzeren buizen en auto-onderdelen.

Moeilijkheden bij de bewerking: De morfologie van grafiet in gietijzer bepaalt de snijeigenschappen; vlokgrafiet produceert vaak ultrakorte spanen, terwijl bolgrafiet de snijweerstand verhoogt. Alle gietijzersoorten bevatten een siliciumcarbide (SiC) grafietfase, die de snijkant ernstig slijt en abrasieve slijtage veroorzaakt. Bovendien kan de brosheid van gietijzer leiden tot afbrokkeling van de snijkant. Grijs gietijzer en smeedbaar gietijzer zijn zeer gemakkelijk te bewerken, maar nodulair gietijzer, compact gietijzer en isothermisch gehard nodulair gietijzer zijn moeilijker te bewerken, voornamelijk vanwege het hogere koolstof- en siliciumgehalte.

Kenmerken: S-klasse materialen omvatten materialen op basis van titanium en veel hooggelegeerde materialen met ijzer (Fe), kobalt (Co) en nikkel (Ni), die worden geclassificeerd als ijzer-, nikkel- en kobaltgebaseerde hittebestendige legeringen. Dit type materiaal heeft een hoge sterkte, goede corrosiebestendigheid en hoge hittebestendigheid. Het kan langdurig stabiel functioneren bij een hoge temperatuur van meer dan 600 °C en onder bepaalde spanningen. Voor materialen zoals Ti-6Al-4V, TC4 en andere α + β titaniumlegeringen bedraagt ​​de sterkte-gewichtsverhouding tot 110 kN·m/kg met een thermische geleidbaarheid van slechts 7 W/mK en een temperatuur in de snijzone tot 1000 °C. Bij een β-fasegehalte van meer dan 20% neemt de plasticiteit echter aanzienlijk toe, wat leidt tot ernstige spaanhechting. Voor hittebestendige legeringen, zoals GH4169 met een γ'-versterkte fase, kan de hittebestendigheid tot 650 °C worden gehandhaafd, waardoor ze moeilijk te bewerken zijn. Hittebestendige legeringen worden voornamelijk gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, gasturbines en de energieopwekking. Titaniumlegeringen komen vaker voor in de structuur van elektronische producten, zoals de behuizing van mobiele telefoons.

Moeilijkheden bij de bewerking: Hittebestendige legeringen behoren tot de materialen die moeilijk te bewerken zijn, vanwege hun hoge bewerkingsweerstand, relatief grote elasticiteitsmodulus en slechte warmtegeleiding. Dit leidt tot veel warmteontwikkeling en de vorming van materiaal aan de snijkant. Daarom stelt de bewerking van het gecoate mes hogere eisen, waardoor het gereedschap gevoelig is voor abrasieve slijtage, diffusieslijtage, hechtingsslijtage en andere vormen van slijtage.

Kenmerken: N-klasse non-ferrometalen worden gedefinieerd als alle metalen behalve ijzer (Fe), mangaan (Mn) en chroom (Cr). Voorbeelden hiervan zijn aluminiumlegeringen (6061, 7075), koperlegeringen (H62, C1100), magnesiumlegeringen (AZ91D, AM60), enzovoort. Ze hebben een hardheid van HB 50-150 en een thermische geleidbaarheid van >120 W/mK. Non-ferrometalen zijn over het algemeen zachter en hebben unieke eigenschappen, zoals aluminiumlegeringen met een hogere sterkte en uitstekende corrosiebestendigheid, en koperlegeringen met een uitstekende elektrische geleidbaarheid. Non-ferrometalen vinden brede toepassing in de machinebouw, elektriciteitssector, communicatie, huishoudelijke apparaten, enzovoort.

Moeilijkheden bij de bewerking: Het gebruik van een snijgereedschap met een relatief scherpe snijkant voor het bewerken van non-ferrometalen kan leiden tot hogere snijsnelheden en een langere levensduur. Non-ferrometalen hebben echter een lage elasticiteitsmodulus, een geringe plastische vervormingscapaciteit en een relatief hoge viscositeit. Bij aluminiumlegeringen leidt de vorming van een harde SiC-fase, wanneer het Si-gehalte hoger is dan 12% (zoals bij AlSi10Mg), tot hogere eisen aan de slijtvastheid en taaiheid van het gereedschap. Koperlegeringen hebben de neiging om tijdens het snijden lange spanen te produceren, wat een negatieve invloed heeft op het snijproces.