Khả năng gia công của kim loại: Ý nghĩa, đánh giá và các yếu tố
Sau khi đọc bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu về: - 1. Ý nghĩa của khả năng gia công 2. Đánh giá (Định lượng hoặc đo lường) khả năng gia công 3. Các yếu tố ảnh hưởng 4. Khả năng gia công của vật liệu thông thường 5. Phụ gia để cải thiện khả năng gia công.
Ý nghĩa của khả năng gia công:
Thuật ngữ gia công dùng để chỉ sự dễ dàng mà kim loại có thể được gia công để có bề mặt hoàn thiện chấp nhận được. Murphy đã định nghĩa khả năng gia công như là khả năng của vật liệu được gia công theo các điều kiện cắt nhất định.
Vật liệu có khả năng gia công tốt đòi hỏi ít năng lượng để cắt. có thể được cắt nhanh chóng, dễ dàng có được bề mặt hoàn thiện tốt và không bị mài mòn dụng cụ nhiều. Vật liệu như vậy được cho là gia công miễn phí.
Khả năng gia công có thể khó dự đoán chính xác vì quá trình gia công có quá nhiều biến số. Các vật liệu mạnh, cứng thường khó gia công hơn, vì cần nhiều lực hơn để cắt chúng.
Các yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến khả năng gia công bao gồm:
tôi. Thông số công việc (thành phần hóa học, độ cứng cấu trúc)
Thông số công cụ (hình học công cụ, vật liệu công cụ, tuổi thọ công cụ)
ii. Thông số gia công (tốc độ cắt, cấp liệu, độ sâu cắt, bôi trơn, v.v.)
Người ta nói rằng vật liệu A dễ gia công hơn vật liệu B, điều này có thể có ba ý nghĩa khác nhau, như;
iii. Tỷ lệ hao mòn thấp hơn thu được với vật liệu A, hoặc
iv. Một bề mặt tốt hơn có thể đạt được với vật liệu A hoặc
v. Ít năng lượng cần thiết cho vật liệu máy A.
Do đó, điều quan trọng cần lưu ý là khả năng gia công luôn được xác định với một tập hợp các điều kiện cụ thể.
Ví dụ:
Điều kiện đặt 1:
(Hoàn thiện bề mặt tốt hơn) Vật liệu A (Thép carbon cao) có khả năng gia công cao hơn vật liệu B (Thép nhẹ).
Bộ điều kiện 2: (Công cụ hao mòn và tiêu thụ điện năng):
Bây giờ kết quả có thể được đảo ngược. Vật liệu B (Thép nhẹ) có nhiều khả năng gia công hơn vật liệu A (Thép carbon cao).
Xem xét công cụ HSS phổ biến cho cả hai bộ điều kiện.
Đánh giá (Định lượng hoặc Đo lường) Khả năng gia công:
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng gia công, nhưng không có cách nào được chấp nhận rộng rãi để định lượng nó. Thay vào đó, khả năng gia công thường được đo trên cơ sở từng trường hợp cụ thể. Các thử nghiệm khác nhau được thực hiện để định lượng khả năng gia công được thiết kế riêng để chứng minh nhu cầu của một cơ sở sản xuất cụ thể.
Các biện pháp định lượng phổ biến bao gồm:
(i) Tuổi thọ công cụ.
(ii) Bề mặt hoàn thiện.
(iii) Lực cắt và tiêu thụ điện năng.
(iv) Chỉ số đánh giá khả năng gia công.
(v) Kiểm soát chip.
(i) Tuổi thọ công cụ:
Tuổi thọ công cụ thường được coi là một thước đo quan trọng của khả năng gia công. Tuổi thọ công cụ cao hơn là khả năng gia công của vật liệu làm việc. Một số bảng và biểu đồ tiêu chuẩn có sẵn cung cấp một tài liệu tham khảo để so sánh khả năng gia công của các vật liệu khác nhau. Các bảng này thường đo lường khả năng gia công theo tốc độ cắt cho tuổi thọ dao cụ thể. Xếp hạng khả năng gia công dựa trên tuổi thọ công cụ T = 60 phút.
(ii) Bề mặt hoàn thiện:
Bề mặt hoàn thiện của vật liệu gia công cũng là một thước đo quan trọng của khả năng gia công đặc biệt trong trường hợp vận hành hoàn thiện. Thêm là kết thúc bề mặt thu được; nhiều hơn sẽ là khả năng gia công của vật liệu làm việc.
(iii) Cắt giảm lực lượng và tiêu thụ năng lượng:
Nó cũng là một biện pháp gia công được sử dụng rộng rãi nhất đặc biệt trong các hoạt động gia công thô.
(iv) Chỉ số gia công (Xếp hạng):
Xếp hạng / chỉ số gia công của các vật liệu khác nhau được lấy tương đối so với chỉ số tiêu chuẩn. Chỉ số gia công của thép cắt tự do được coi là chỉ số tiêu chuẩn và cố định ở mức 100%. Chỉ số gia công dựa trên tuổi thọ công cụ T = 60 phút.
Chỉ số gia công của bất kỳ vật liệu nào khác có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng mối quan hệ sau:
Chỉ số gia công cho một số vật liệu thường được sử dụng được nêu trong Bảng 9.12:
Ý nghĩa của chỉ số gia công:
Xếp hạng khả năng gia công dựa trên tuổi thọ công cụ T = 60 phút. Vật liệu tiêu chuẩn là thép A1S1, được định mức 100. Điều đó có nghĩa là, với tuổi thọ công cụ là 60 phút, thép này phải được gia công ở tốc độ cắt 100 ft / phút (30 m / phút). Tốc độ cao hơn sẽ làm giảm tuổi thọ công cụ trong khi tốc độ thấp hơn sẽ tăng nó. Ví dụ, thép 3140 có chỉ số gia công 55, có nghĩa là khi nó được gia công ở tốc độ cắt 55 ft / phút (17m / phút), tuổi thọ công cụ sẽ là 60 phút.
(v) Kiểm soát chip:
Trong một số trường hợp, việc dễ dàng kiểm soát chip cũng là thước đo khả năng gia công. Đối với điều khiển chip, các chip dài và cong, nếu không bị hỏng, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình cắt bằng cách cuộn quanh lưỡi cắt của dụng cụ.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng gia công:
Nhìn chung, người ta coi rằng khả năng gia công là một tính chất chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc và tính chất của vật liệu làm việc, nhưng nó cũng bị ảnh hưởng rất nhiều bởi một số yếu tố khác.
Một số yếu tố quan trọng và chịu trách nhiệm ảnh hưởng đến khả năng gia công như sau:
(i) Thông số vật liệu làm việc.
(ii) Thông số công cụ.
(iii) Thông số gia công.
(i) Thông số vật liệu làm việc:
Nó bao gồm:
tôi. Độ cứng.
ii. Cấu trúc vi mô.
iii. Thành phần hóa học.
iv. Hình dạng và kích thước.
v. Độ cứng của giữ.
vi. Sức căng.
(ii) Thông số Toot:
Nó bao gồm:
tôi. Công cụ hình học.
ii. Vật liệu dụng cụ.
iii. Độ cứng của giữ dụng cụ.
iv. Lựa chọn công cụ thích hợp.
v. Quá trình mài dụng cụ.
vi. Nhiệt độ của giao diện công cụ chip.
(iii) Thông số gia công:
Nó bao gồm:
tôi. Cắt nhanh.
ii. Nuôi.
iii. Độ sâu của vêt căt.
iv. Chất lỏng cắt.
v. Bản chất của quá trình cắt (Không liên tục hoặc ổn định).
vi. Độ cứng của công cụ giữ công cụ.
vii. Dễ xử lý chip.
Khả năng gia công của vật liệu phổ biến:
Chúng tôi sẽ thảo luận về khả năng gia công từng cái một trong những vật liệu thường được sử dụng như thép, thép không gỉ, nhôm, nhựa nhiệt dẻo, vật liệu tổng hợp, v.v.
(i) Thép:
Hàm lượng carbon của thép ảnh hưởng rất lớn đến khả năng gia công của nó. Thép carbon cao rất khó gia công vì chúng rất cứng và chúng có thể chứa cacbua. Các cacbua có trong thép mài mòn dụng cụ cắt. Mặt khác, thép carbon thấp gây rắc rối vì chúng quá mềm. Thép carbon thấp là loại kẹo dẻo cao cấp và dính vào dụng cụ cắt, dẫn đến cạnh tích hợp giúp rút ngắn tuổi thọ của dụng cụ. Do đó, thép carbon trung bình (có carbon khoảng 0, 2%) là lựa chọn cho khả năng gia công tốt nhất.
Crom, molypden và các nguyên tố hợp kim khác thường được thêm vào thép để cải thiện sức mạnh của nó. Tuy nhiên, hầu hết các yếu tố này làm giảm khả năng gia công. Các vùi (oxit) có mặt nếu có, làm giảm khả năng gia công của nó.
(ii) Thép không gỉ:
Thép không gỉ có khả năng gia công kém so với thép carbon thông thường vì chúng cứng hơn, mềm hơn và có xu hướng làm việc cứng rất nhanh. Hơi cứng thép có thể làm giảm độ nhớt của nó và làm cho nó dễ cắt hơn. AISI -303 và 416 dễ gia công hơn do có thêm lưu huỳnh và phốt pho.
(iii) Nhôm:
Nhôm thường rất dễ gia công. Mặc dù, các lớp mềm hơn có xu hướng hình thành một cạnh tích hợp, dẫn đến kết thúc bề mặt kém. Tốc độ cắt cao, góc cào cao và góc cứu trợ cao được khuyến nghị cho khả năng gia công thích hợp. Hợp kim 2007, 2011 và 6020 có khả năng gia công đặc biệt tốt.
(iv) Nhựa nhiệt dẻo:
Nhựa nhiệt dẻo rất khó gia công vì chúng có độ dẫn nhiệt kém. Điều này tạo ra nhiệt tích tụ trong khu vực cắt, làm giảm tuổi thọ dụng cụ và làm chảy nhựa cục bộ.
(v) Vật liệu tổng hợp:
Vật liệu tổng hợp thường có khả năng gia công kém nhất vì chúng kết hợp tính dẫn nhiệt kém của nhựa dẻo với ma trận gốm cứng hoặc mài mòn.
Phụ gia để cải thiện khả năng gia công:
Các chất phụ gia làm giảm tiếp xúc kim loại giữa dụng cụ và vật liệu làm việc, do đó, chúng làm giảm ma sát và tốc độ mòn của dụng cụ. Có nhiều loại hóa chất, cả kim loại và phi kim loại, có thể được thêm vào kim loại màu và kim loại màu để cải thiện khả năng gia công. Các chất phụ gia này có thể hoạt động bằng cách bôi trơn giao diện chip công cụ, giảm độ bền cắt của vật liệu hoặc tăng độ giòn của chip.
Trong lịch sử, lưu huỳnh và chì là những chất phụ gia phổ biến nhất, nhưng bismuth và thiếc ngày càng phổ biến vì lý do môi trường.
Sau đây là một số chất phụ gia với kim loại để cải thiện khả năng gia công:
