Trong cắt kim loại, có nhiều vật liệu phôi khác nhau. Các vật liệu khác nhau có đặc tính cắt và loại bỏ khác nhau. Làm thế nào chúng ta có thể nắm vững các đặc tính của các vật liệu khác nhau? Vật liệu kim loại tiêu chuẩn ISO được chia thành 6 loại nhóm khác nhau. Mỗi loại có những đặc điểm riêng về khả năng gia công. Bài viết này sẽ tóm tắt chúng một cách riêng biệt.
Vật liệu kim loại được chia thành 6 loại chính: (1) P-Steel (2) M-Thép không gỉ (3) K-Gang (4) N-Kim loại màu (5) S-Hợp kim chịu nhiệt (6) H- Thép cứng
01-Thép P
Thép là gì? - Thép là nhóm vật liệu lớn nhất trong lĩnh vực cắt kim loại. - Thép có thể là thép không cứng hoặc thép đã tôi và tôi (độ cứng lên tới 400HB). - Thép là hợp kim có thành phần chính là sắt (Fe). Nó được sản xuất thông qua một quá trình nấu chảy. - Thép không hợp kim có hàm lượng cacbon dưới 0,8%, chỉ có Fe và không có nguyên tố hợp kim nào khác. - Thép hợp kim có hàm lượng cacbon dưới 1,7%, được bổ sung thêm các nguyên tố hợp kim như Ni, Cr, Mo, V, W.
Lĩnh vực ứng dụng: Trong phạm vi cắt kim loại, nhóm P là nhóm vật liệu lớn nhất vì nó bao gồm nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.
Vật liệu thường là những vật liệu có sứt mẻ dài tạo thành phoi liên tục, tương đối đồng đều. Dạng chip cụ thể thường phụ thuộc vào hàm lượng carbon. – Hàm lượng carbon thấp=chất liệu dai, dính. – Hàm lượng carbon cao=vật liệu giòn.
Đặc tính gia công: - Vật liệu sứt mẻ lâu. - Kiểm soát chip tương đối dễ dàng và mượt mà. - Thép nhẹ có tính dính và đòi hỏi lưỡi cắt sắc bén. - Lực cắt đơn vị kc: 1500~3100 N/mm2 - Lực cắt và công suất cần thiết để gia công vật liệu ISO P nằm trong phạm vi giới hạn.
02-M Thép không gỉ
Thép không gỉ là gì? - Thép không gỉ là vật liệu hợp kim có hàm lượng crom tối thiểu là 11%~12%. - Hàm lượng cacbon thường rất thấp (tối đa là 0,01%). - Hợp kim chủ yếu là Ni (niken), Mo (molypden) và Ti (titan). - Trên bề mặt thép hình thành một lớp Cr2O3 dày đặc giúp chống ăn mòn.
Ứng dụng: Trong nhóm M, hầu hết các ứng dụng là trong dầu khí, phụ kiện đường ống, mặt bích, công nghiệp chế biến và công nghiệp dược phẩm.
Hình dạng phoi: Vật liệu tạo thành các phoi dạng vảy không đều, có lực cắt cao hơn thép thông thường. Có rất nhiều loại thép không gỉ khác nhau. Hiệu suất bẻ phoi (từ dễ đến gần như không thể bẻ phoi) khác nhau tùy thuộc vào đặc tính hợp kim và quá trình xử lý nhiệt.
Đặc tính gia công: - Vật liệu sứt mẻ dài. - Kiểm soát chip tương đối trơn tru trong ferrite, khó khăn hơn trong austenite và duplex. - Lực cắt riêng: 1800~2850 N/mm2 - Lực cắt cao, cạnh tích hợp, nhiệt và độ cứng của phôi được tạo ra trong quá trình gia công.
03-K Gang
Gang là gì? - Có 3 loại gang chính: gang xám (GCI), gang dẻo (NCI) và gang than chì nén (CGI). - Gang có thành phần chủ yếu là Fe-C với hàm lượng silic tương đối cao (1%~3%). - Hàm lượng cacbon lớn hơn 2% là độ hòa tan tối đa của C trong pha austenit. - Cr (crom), Mo (molypden) và V (vanadi) được thêm vào để tạo thành cacbua, làm tăng độ bền và độ cứng nhưng làm giảm khả năng gia công.
Lĩnh vực ứng dụng: Nhóm K chủ yếu được sử dụng trong các bộ phận ô tô, sản xuất máy móc và luyện sắt.
Hình dạng phoi: Hình dạng phoi của vật liệu rất đa dạng, từ phoi gần như dạng bột đến phoi dài. Công suất cần thiết để xử lý nhóm vật liệu này thường ít hơn. *Lưu ý: Có sự khác biệt lớn giữa gang xám (thường phoi gần như bột) và sắt dẻo, khả năng bẻ phoi của loại sau thường giống với thép hơn.
Đặc tính gia công: - Vật liệu có sứt mẻ ngắn. - Kiểm soát chip tốt trong mọi điều kiện làm việc. - Lực cắt đơn vị: 790~1350 N/mm2- Hiện tượng mài mòn xảy ra khi gia công ở tốc độ cao hơn. - Lực cắt trung bình.
04-N Kim loại màu
Vật liệu kim loại màu là gì? - Nhóm này gồm kim loại màu, kim loại mềm có độ cứng dưới 130 HB. - Hợp kim màu (Al) chứa gần 22% silicon (Si) chiếm phần lớn nhất. - Đồng, đồng thau, đồng thau.
Lĩnh vực ứng dụng: Sản xuất máy bay và sản xuất bánh xe ô tô hợp kim nhôm chiếm ưu thế trong nhóm N.
Mặc dù công suất yêu cầu trên mỗi inch khối thấp nhưng vẫn phải tính toán công suất tối đa cần thiết để đạt được tốc độ loại bỏ kim loại cao.
Đặc tính gia công: - Vật liệu sứt mẻ dài. - Trong trường hợp hợp kim, việc kiểm soát chip tương đối dễ dàng. - Kim loại màu (Al) có tính dính và đòi hỏi lưỡi cắt sắc bén. - Lực cắt đơn vị: 350~700 N/mm2- Lực cắt và công suất cần thiết để xử lý vật liệu ISO N nằm trong phạm vi giới hạn.
Hợp kim chịu nhiệt 05-S
Hợp kim chịu nhiệt là gì? - Hợp kim chịu nhiệt (HRSA) bao gồm nhiều vật liệu gốc sắt, niken, coban hoặc titan hợp kim cao. Nhóm: Dựa trên sắt, trên niken, trên coban. Điều kiện làm việc: Ủ, xử lý nhiệt dung dịch, xử lý lão hóa, cán, rèn, đúc. Tính năng: Hàm lượng hợp kim cao hơn (coban so với niken) đảm bảo khả năng chịu nhiệt tốt hơn, độ bền kéo cao hơn và khả năng chống ăn mòn cao hơn
Lĩnh vực ứng dụng: Khó xử lý Vật liệu nhóm S chủ yếu được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, tua bin khí và máy phát điện.
Phạm vi rộng, nhưng thường có lực cắt cao.
Đặc điểm gia công: - Vật liệu sứt mẻ dài. - Kiểm soát chip khó khăn (chip có răng cưa). - Cần có góc trước âm đối với gốm sứ và góc trước dương đối với cacbua. - Lực cắt đơn vị: Đối với hợp kim chịu nhiệt: 2400~3100 N/mm2 Đối với hợp kim titan: 1300~1400 N/mm2 - Lực cắt và công suất yêu cầu rất cao.
06-H Thép cứng
What are hardened steels? - Hardened steels are the smallest group from a machining point of view. - This group contains quenched and tempered steels with a hardness >45 ~ 65 HRC. - Thông thường, độ cứng của các chi tiết cứng khi tiện nằm trong khoảng 55~68 HRC.
Ứng dụng: Thép cứng thuộc nhóm H được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như ngành công nghiệp ô tô và các nhà thầu phụ, cũng như trong ngành chế tạo máy và kinh doanh khuôn mẫu.
Hình dạng chip: Thường liên tục, chip nóng đỏ. Nhiệt độ cao này giúp giảm giá trị kc1 và rất quan trọng để giúp giải quyết các vấn đề ứng dụng.
Đặc tính gia công: - Vật liệu sứt mẻ dài. - Kiểm soát chip tương đối tốt. - Cần có góc nghiêng âm. - Lực cắt đơn vị: 2550~4870 N/mm2 - Lực cắt và công suất yêu cầu rất cao.
