Bei der Metallzerspanung gibt es unterschiedliche Werkstückmaterialien. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Schnittbildungs- und Abtragseigenschaften. Wie können wir die Eigenschaften unterschiedlicher Materialien beherrschen? Metallwerkstoffe nach ISO-Standard werden in 6 verschiedene Gruppentypen unterteilt. Jeder Typ weist einzigartige Eigenschaften hinsichtlich der Bearbeitbarkeit auf. In diesem Artikel werden sie separat zusammengefasst.
Metallwerkstoffe werden in 6 Hauptkategorien unterteilt: (1) P-Stahl (2) M-Edelstahl (3) K-Gusseisen (4) N-Nichteisenmetalle (5) S-Hitzebeständige Legierungen (6) H- Gehärteter Stahl
01-P-Stahl
Was ist Stahl? - Stahl ist die größte Werkstoffgruppe im Bereich der Metallzerspanung. - Stahl kann ungehärteter Stahl oder vergüteter Stahl sein (Härte bis zu 400HB). - Stahl ist eine Legierung mit Eisen (Fe) als Hauptbestandteil. Es wird durch einen Schmelzprozess hergestellt. - Unlegierter Stahl hat einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,8 %, nur Fe und keine anderen Legierungselemente. - Legierter Stahl hat einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 1,7 % und es werden Legierungselemente wie Ni, Cr, Mo, V, W usw. hinzugefügt.
Anwendungsgebiete: Innerhalb der Metallzerspanung ist die P-Gruppe die größte Werkstoffgruppe, da sie mehrere unterschiedliche Industriebereiche abdeckt.
Bei den Werkstoffen handelt es sich in der Regel um langspanende Werkstoffe, die kontinuierliche, relativ gleichmäßige Späne bilden. Die konkrete Spanform hängt in der Regel vom Kohlenstoffgehalt ab. – Niedriger Kohlenstoffgehalt=zähes, klebriges Material. – Sprödes Material mit hohem Kohlenstoffgehalt =.
Bearbeitungseigenschaften: - Langspanendes Material. - Die Spankontrolle ist relativ einfach und reibungslos. - Baustahl ist klebrig und erfordert eine scharfe Schneidkante. - Einheitliche Schnittkraft kc: 1500~3100 N/mm² - Die für die Bearbeitung von ISO P-Materialien erforderliche Schnittkraft und Leistung liegen in einem begrenzten Bereich.
02-M Edelstahl
Was ist Edelstahl? - Edelstahl ist ein Legierungsmaterial mit mindestens 11 % bis 12 % Chrom. - Der Kohlenstoffgehalt ist normalerweise sehr niedrig (bis zu einem Maximum von 0,01 %). - Die Legierung besteht hauptsächlich aus Ni (Nickel), Mo (Molybdän) und Ti (Titan). - Auf der Oberfläche des Stahls bildet sich eine dichte Schicht aus Cr2O3, die ihn korrosionsbeständig macht.
Anwendungen: In der Gruppe M liegen die meisten Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie, Rohrverbindungen, Flanschen, der verarbeitenden Industrie und der Pharmaindustrie.
Spanform: Das Material bildet unregelmäßige Flockenspäne, die höhere Schnittkräfte als gewöhnliche Stähle aufweisen. Es gibt viele verschiedene Arten von Edelstahl. Die Spanbruchleistung (von leicht bis nahezu unmöglich zu brechender Späne) variiert je nach Legierungseigenschaften und Wärmebehandlung.
Bearbeitungseigenschaften: - Langspanendes Material. - Die Spankontrolle ist bei Ferrit relativ glatt, bei Austenit und Duplex schwieriger. - Spezifische Schnittkraft: 1800~2850 N/mm² - Bei der Bearbeitung entstehen hohe Schnittkräfte, Aufbauschneidenbildung, Hitze und Kaltverfestigung.
03-K Gusseisen
Was ist Gusseisen? - Es gibt 3 Haupttypen von Gusseisen: Grauguss (GCI), Sphäroguss (NCI) und Gusseisen mit Verdichtungsgraphit (CGI). - Gusseisen besteht hauptsächlich aus Fe-C mit einem relativ hohen Siliziumgehalt (1 % bis 3 %). - Der Kohlenstoffgehalt beträgt mehr als 2 %, was der maximalen Löslichkeit von C in der Austenitphase entspricht. - Cr (Chrom), Mo (Molybdän) und V (Vanadium) werden hinzugefügt, um Karbide zu bilden, die die Festigkeit und Härte erhöhen, aber die Bearbeitbarkeit verringern.
Anwendungsgebiete: Die K-Gruppe wird hauptsächlich in den Bereichen Automobilteile, Maschinenbau und Eisenherstellung eingesetzt.
Spanform: Die Spanform des Materials variiert von fast pulverförmigen Spänen bis hin zu langen Spänen. Der Energiebedarf zur Bearbeitung dieser Materialgruppe ist in der Regel geringer. *Hinweis: Es gibt einen großen Unterschied zwischen Grauguss (normalerweise sind die Späne fast pulverförmig) und Sphäroguss, wobei der Spanbruch bei letzterem oft eher dem von Stahl ähnelt.
Bearbeitungseigenschaften: - Kurzspanendes Material. - Gute Spankontrolle unter allen Arbeitsbedingungen. - Einheitsschnittkraft: 790~1350 N/mm² - Bei der Bearbeitung mit höheren Geschwindigkeiten tritt abrasiver Verschleiß auf. - Mittlere Schnittkraft.
04-N Nichteisenmetalle
Was sind Nichteisenmaterialien? - Zu dieser Kategorie gehören Nichteisenmetalle und Weichmetalle mit einer Härte unter 130 HB. - Den größten Anteil machen Nichteisenlegierungen (Al) mit knapp 22 % Silizium (Si) aus. - Kupfer, Bronze, Messing.
Anwendungsgebiete: Flugzeugbau und Hersteller von Aluminiumlegierungsrädern für Automobile dominieren die N-Gruppe.
Obwohl die erforderliche Leistung pro Kubikzoll gering ist, muss dennoch die maximal erforderliche Leistung berechnet werden, um eine hohe Zerspanungsleistung zu erzielen.
Bearbeitungseigenschaften: - Langspanendes Material. - Bei Legierungen ist die Spankontrolle relativ einfach. - Nichteisenmetalle (Al) sind klebrig und erfordern eine scharfe Schneide. - Einheitsschnittkraft: 350~700 N/mm² - Die für die Verarbeitung von ISO N-Materialien erforderliche Schnittkraft und Leistung liegen in einem begrenzten Bereich.
05-S Hitzebeständige Legierungen
Was sind hitzebeständige Legierungen? - Hitzebeständige Legierungen (HRSA) umfassen viele hochlegierte Materialien auf Eisen-, Nickel-, Kobalt- oder Titanbasis. Gruppe: Eisenbasis, Nickelbasis, Kobaltbasis Arbeitsbedingungen: Glühen, Lösungsglühen, Alterungsbehandlung, Walzen, Schmieden, Gießen. Eigenschaften: Höherer Legierungsgehalt (Kobalt als Nickel) sorgt für bessere Hitzebeständigkeit, höhere Zugfestigkeit und höhere Korrosionsbeständigkeit
Anwendungsgebiete: Schwierig zu verarbeitende Materialien der S-Gruppe werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt-, Gasturbinen- und Generatorindustrie eingesetzt.
Der Bereich ist groß, doch meist sind hohe Schnittkräfte vorhanden.
Verarbeitungseigenschaften: - Langspanende Materialien. - Schwierige Spankontrolle (gezackte Späne). - Für Keramik sind negative Spanwinkel und für Hartmetall positive Spanwinkel erforderlich. - Einheitliche Schnittkraft: Für hitzebeständige Legierungen: 2400~3100 N/mm² Für Titanlegierungen: 1300~1400 N/mm² - Die erforderliche Schnittkraft und Leistung sind sehr hoch.
06-H-gehärtete Stähle
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. - Typischerweise liegt die Härte harter Teile, die gedreht werden sollen, im Bereich von 55–68 HRC.
Anwendungen: Gehärtete Stähle der H-Gruppe werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie und ihren Zulieferern sowie im Maschinenbau und im Formenbau.
Chipform: Normalerweise durchgehende, glühende Chips. Diese hohe Temperatur trägt zur Reduzierung des kc1-Werts bei und ist wichtig für die Lösung von Anwendungsproblemen.
Bearbeitungseigenschaften: - Langspanende Werkstoffe. - Relativ gute Spankontrolle. - Negativer Spanwinkel ist erforderlich. - Einheitliche Schnittkraft: 2550~4870 N/mm² - Die erforderliche Schnittkraft und Leistung sind sehr hoch.
