ОБРАБАТЫВАЕМАЯ ДЕТАЛЬ

Характеристики: Группа материалов класса P включает углеродистые стали, а также легированные стали, основным компонентом которых является железо (Fe). Углеродистые стали состоят из железо-углеродных сплавов и классифицируются по содержанию углерода (C) как стали с низким содержанием углерода (<0,25%), стали со средним содержанием углерода (0,25%-0,60%) и стали с высоким содержанием углерода (0,60%-1,70%). Стали с низким содержанием углерода обладают хорошей вязкостью и свариваемостью и чаще всего используются для формовки и сварки. Стали со средним содержанием углерода обладают высокой прочностью и твердостью и подходят для механических компонентов, требующих износостойкости и определенной прочности. Стали с высоким содержанием углерода используются в экстремальных условиях, где требуется очень высокая твердость и износостойкость. Легирующими элементами в легированных сталях являются в основном Ni, Cr, Mo, V, W и т. д., которые могут улучшить твердость, коррозионную стойкость, высокотемпературную стойкость и износостойкость. В зависимости от содержания легирующих элементов легированные стали можно классифицировать как низколегированные (<5%), среднелегированные (5% -10%) и высоколегированные (>10%).

Трудности при механической обработке: Материалы класса P обычно обладают хорошей обрабатываемостью, но концентрация углерода, твердость и т. д. могут иметь большое значение. Сталь с низким содержанием углерода имеет большую вязкость, что затрудняет измельчение стружки, увеличивает адгезионный износ, что приводит к образованию наплавленной кромки. Обрабатываемость легированной стали зависит от содержания легирующих элементов и твердости: чем выше содержание легирующих элементов и твердость, тем ниже обрабатываемость. Карбид и некоторые легирующие элементы усугубляют абразивный износ, в результате чего основными формами разрушения являются износ боковых поверхностей и кратерный износ.

Характеристики: Твердость этого типа материала составляет от 45 до 65 HRC. К распространенным материалам относятся цементационные стали, подшипниковые стали и инструментальные стали. Из-за высокой твердости все материалы этой группы трудно поддаются механической обработке. Мартенситные субстраты, например, имеют плотную структуру с отличной износостойкостью, но низкой пластичностью. Их теплопроводность составляет всего 15-25 Вт/м-К, что делает их уязвимыми для теплового удара во время обработки. Типичные детали, изготовленные из таких материалов, включают: приводные валы, шестерни, рулевые механизмы и штампы для штамповки.

Трудности при обработке: Обычно основным процессом обработки таких материалов является чистовая обработка. Во время резания выделяется много тепла, и режущая кромка подвергается значительному абразивному износу. Высокая твердость приводит к микроскопическим сколам на кромке режущих инструментов. Чтобы избежать этой проблемы, необходимо использовать инструменты из сверхтонкозернистого карбида (K10-K20) или CBN, поскольку эти режущие инструменты обладают хорошей красной твердостью, химической стабильностью, механической прочностью и стойкостью к абразивному износу. Для токарной обработки этих материалов в основном используются инструменты из CBN, а карбид в основном используется для фрезерования и сверления.

Характеристики: Нержавеющие стали класса M в основном состоят из железа (Fe), содержание хрома (Cr) в них превышает 12%, а также содержат другие легирующие элементы, такие как Ni, Mo, Nb, Ti и т. д. Эти материалы обладают превосходной коррозионной стойкостью и высокой прочностью при высоких температурах. В зависимости от содержания Cr и никеля (Ni) в материале классифицируются как ферритные, мартенситные, аустенитные и аустенитно-ферритные (дуплексные) нержавеющие стали. Содержание хрома в ферритных и мартенситных нержавеющих сталях обычно составляет 12-18%, с небольшим количеством других легирующих элементов. Они легко поддаются механической обработке и закалке, имеют низкую свариваемость и среднюю коррозионную стойкость. Содержание Cr и Ni в аустенитных нержавеющих сталях обычно составляет 18% и 8% соответственно (например, нержавеющая сталь 304). Добавление 2-3% молибдена (Mo) может улучшить коррозионную стойкость (например, нержавеющая сталь 316). Содержание Cr и Ni в дуплексных нержавеющих сталях обычно составляет 18-28% и 4-7% соответственно. Эти нержавеющие стали обладают высокой прочностью на разрыв и высокой коррозионной стойкостью.

Трудности при обработке: Износ режущих инструментов при обработке этих материалов в основном заключается в износе боковых поверхностей, кратерном износе и образовании заусенцев. В процессе резания на режущей кромке образуется большое количество тепла, что может привести к пластической деформации и сильному кратерному износу, в то же время резка приводит к упрочнению поверхностей и образованию твердых стружек, что в свою очередь приводит к износу заусенцев. Упрочненная поверхность может привести к отслоению покрытия и основного материала.

Характеристики: Материалы класса K — чугуны — представляют собой сплавы, состоящие в основном из железа (Fe), углерода (C) и кремния (Si), в которых содержание углерода обычно превышает 2,11 % или сплавы Fe-C с эвтектической структурой. Углерод в чугуне присутствует в основном в виде графита. В результате чугуны обладают высокой вибропоглощающей способностью, низкой чувствительностью к надрезам, отличной износостойкостью и хорошей обрабатываемостью. Они классифицируются как серый чугун (HT250), ковкий чугун (KTH300-06), шаровидный чугун (QT400-18), уплотненный чугун (RuT400). Чугуны имеют высокое содержание углерода 2,5%-4,0%, содержание кремния 1,0%-3,0%, твердость HB 150-300, теплопроводность 50-80 Вт/м-К и низкий коэффициент теплового расширения. Эти свойства делают чугуны пригодными для высокоскоростной обработки. Благодаря своим превосходным литейным характеристикам и низкой цене, он применяется для изготовления различных оснований станков, чугунных труб и автозапчастей.

Трудности при механической обработке: Морфология графита в чугуне определяет характеристики резания, чешуйчатый графит склонен к образованию ультракоротких стружек, а сферический графит увеличивает сопротивление резанию. Все виды чугуна содержат графитовую фазу из карбида кремния (SiC), которая сильно изнашивает режущую кромку и вызывает абразивный износ. Кроме того, хрупкость чугуна может приводить к сколам кромки. Серый чугун и ковкий чугун очень легко поддаются механической обработке, но nodular чугун, уплотненный чугун и изотермически закаленный nodular чугун обрабатывать сложнее, в основном из-за более высокого содержания углерода и кремния.

Характеристики: Материалы класса S включают в себя материалы на основе титана и многие высоколегированные материалы с железом (Fe), кобальтом (Co) и никелем (Ni), которые классифицируются как высокотемпературные сплавы на основе железа, никеля и кобальта. Этот тип материалов обладает высокой прочностью, хорошей коррозионной стойкостью и высокой термостойкостью, он может стабильно работать в течение длительного времени при высокой температуре свыше 600 ℃ и под определенной нагрузкой. Для таких материалов, как Ti-6Al-4V, TC4 и других α + β титановых сплавов, их соотношение прочности к весу достигает 110 кН-м/кг при теплопроводности всего 7 Вт/м-К и температуре в зоне резания до 1000 °C. При содержании β-фазы более 20% наблюдается значительное увеличение пластичности, что приводит к серьезному прилипанию стружки. Для высокотемпературных сплавов, таких как GH4169, содержащих γ 'упрочненную фазу, термостойкость может поддерживаться до 650 °C, что затрудняет их обработку. Высокотемпературные сплавы в основном используются в аэрокосмической, газотурбинной и энергетической промышленности. Титановые сплавы чаще используются в конструкциях электронных изделий, таких как узлы рамы мобильных телефонов.

Трудности при обработке: высокотемпературные сплавы относятся к материалам, которые трудно поддаются механической обработке из-за их высокой вязкости, относительно большого модуля упругости и плохой теплопроводности, что приводит к образованию большого количества тепла и образованию наплавленной кромки. Поэтому к обработке ножа с покрытием предъявляются более высокие требования, в результате чего инструмент подвержен абразивному износу, диффузионному износу, износу в результате сцепления и другим формам износа.

Характеристики: Цветные металлы класса N определяются как все металлы, кроме железа (Fe), марганца (Mn) и хрома (Cr). Например, алюминиевые сплавы (6061, 7075), медные сплавы (H62, C1100), магниевые сплавы (AZ91D, AM60) и т. д. относятся к этому классу. Они имеют твердость HB 50-150 и теплопроводность >120 Вт/м-К. Цветные металлы обычно более мягкие и обладают уникальными преимуществами, например, алюминиевые сплавы имеют лучшую прочность и отличную коррозионную стойкость, а медные сплавы — отличную электропроводность. Цветные металлы имеют широкое применение в машиностроении, электроэнергетике, связи, бытовой технике и других отраслях промышленности.

Сложности при обработке: Использование режущего инструмента с относительно острой режущей кромкой для обработки цветных металлов позволяет достичь более высоких скоростей резания и более длительного срока службы режущего инструмента. Однако цветные металлы имеют небольшой модуль упругости, низкую способность к пластической деформации и относительно большую вязкость. В случае алюминиевых сплавов, когда содержание Si превышает 12% (например, AlSi10Mg), образование твердой фазы SiC приводит к повышению требований к износостойкости и прочности инструментов. Медные сплавы склонны к образованию длинных стружек при резке, что негативно влияет на процесс резки.