為什麼需要了解工件材質的特性?
不只是切削工具會有材質與鍍層的分類,在金屬切削加工中也會有不同的工件材質,並擁有不同的獨特性能,同時受到合金元素含量、硬度或熱處理的影響,不同的元素組合在切削時也會各自產生不同影響,因此工件材質對切削刀具槽形、牌號與切削參數的選擇有很大的參考價值。
切削過程中包含工具機、刀具、不同的切削方式與工件等,三項都是互相影響無法切割的,因此除了瞭解切削刀具的性質與切削方式差異外,工件的特性也是十分重要的一環,透過瞭解每個材質擁有的獨特性能與成分,對於刀具選擇與參數調整擁有很大的參考價值。
Scroll不只是切削工具會有材質與鍍層的分類,在金屬切削加工中也會有不同的工件材質,並擁有不同的獨特性能,同時受到合金元素含量、硬度或熱處理的影響,不同的元素組合在切削時也會各自產生不同影響,因此工件材質對切削刀具槽形、牌號與切削參數的選擇有很大的參考價值。
根據ISO標準金屬材料分為六種,每一種在加工方面都具有獨特的特性。
鋼是金屬切削領域當中,應用最廣泛的工件材質,從非合金到高合金,包含鑄鋼、鐵素體或馬氏體不繡鋼等,雖然鋼具有良好的切削特性,但在廣泛應用下促使了不同物理特徵的鋼合金開發,也因此使具體性能上有材質硬度及碳含量的差異,進而產生一些金屬切削性能的問題,為製造商們帶來極大的挑戰。
不鏽鋼是帶有最少11-12%鉻的合金材質,合金除了鉻也包含鎳、鉬或鈦等材質,大部分應用在石油、天然氣或製藥行業中,而不鏽鋼中含有鐵素體、馬氏體、奧氏體與雙相(奧氏體-鐵素體)形成一個較大的工件,且擁有一個共同點,就是在切削時刀刃會產生大量的熱,並隨著變形變得更硬,因此在此壓力或發熱下容易出現溝槽磨損與積屑瘤。
與鋼不同的是,鑄鐵是短切屑型的工件材質,鑄鐵中像是灰口鑄鐵(GCI)與可鍛鑄鐵(MCI)屬於較好加工的材質,而球墨鑄鐵(NCI)、蠕墨鑄鐵(CGI)或奧氏體鑄鐵(ADI)就較難加工,而鑄鐵主要應用在汽車、機器製造或煉鐵業,此類的特點就是磨蝕性,容易加速刀具的磨損。
有色金屬是指較軟的金屬,像是鋁、銅或黃銅等,此種主要會應用在飛機製造業與鋁合金汽車車輪製造商等,而在切削此種類的金屬時,多以鋒利的刀具為主,能促進切屑流動,並大幅度地減少粘連的產生,延長刀具壽命。
耐熱合金包含許多高合金鐵、鎳、鈷與鈦基材質,具有黏性,容易產生積屑瘤、加工硬化與大量熱量,與M(不繡鋼)相似,但因導熱性較差,容易讓切削區熱量集中,因此更難進行切削,甚至會使刀具變形。
在切削加工領域中,淬硬鋼為最小的一個分類,包含硬度>45-65HRC的調質鋼與HB400-600的冷硬鑄鐵,而因為硬度的關係,這類的工件都不易加工,且在切削過程中會產生大量的熱量,對刀具有很大的磨料磨損性,但還是有應用在各行業中,包含汽車行業、機器製造業與模具業務等。
上述的工件材質分類每種都有不同的特性,透過瞭解不同分類的成分與性質,能夠針對應用領域進行刀具與參數的調整,並提升工件切削的品質與最後成品的良率。