非标机械设计金属材料的切削形成与去除

在机械设计与金属切削加工中，会有不同的工件材料，不同的材料其切削形成与去除特性各不相同，我们怎么来掌握不同材料的特性呢？ISO标准金属材料分为6种不同的类型组，每种类型在可加工性方面都具有独特的特性，本文将分别对它们进行总结。金属材料分为6大类：（1）P-钢（2）M-不锈钢（3）K-铸铁（4）N-有色金属（5）S-耐热合金（6）H-淬硬钢不同材料的切削特性01：P钢什么是钢？-钢是金属切削领域中最大的材料组。-钢可以是非淬硬钢或调质钢(硬度达HB)。-钢是一种以铁(Fe)元素为主要成分的合金。它通过熔炼过程制造而成。-非合金钢的碳含量低于0.8%，只有Fe而没有其他合金元素。-合金钢的碳含量低于1.7%，加入了合金元素，如Ni、Cr、Mo、V、W等。在金属切削范围内，P组是最大的材料组，因为它涵盖了几个不同的工业领域。材料通常为长切屑材料，能够形成连续、相对均匀的切屑。具体的切屑形式通常取决于碳含量。–含碳量低=坚韧的粘性材料。–含碳量高=脆性材料。加工特性：-长切屑材料。-切屑控制相对容易、平稳。-低碳钢有粘性，需要锋利的切削刃。-单位切削力kc：–N/mm2-加工ISOP材料需要的切削力及功率，都在有限值范围内。02-M不锈钢什么是不锈钢？-不锈钢是带有最少11–12%铬的合金材料。-碳含量通常很低(低至最大0.01%)。-合金主要是Ni(镍)、Mo(钼)和Ti(钛)。-在钢表面形成一层致密的Cr2O3，使其耐腐蚀。在M组中，大部分应用都属于石油和天然气、管件、法兰、加工行业以及制药行业。材料形成不规则的薄片状切屑，与普通钢材相比，其切削力更高。不锈钢有许多种不同的类型。断屑性能(从容易到几乎无法断屑)因合金特性和热处理的不同而不同。加工特性：-长切屑材料。-切屑控制在铁素体中相对平顺，在奥氏体和双相中较困难。-单位切削力：-N/mm2-加工时产生高切削力、积屑瘤、热量和加工硬化。03-K铸铁什么是铸铁？-铸铁有3种主要类型：灰口铸铁(GCI)、球墨铸铁(NCI)和蠕墨铸铁(CGI)。-铸铁以Fe-C为主成分，带相对高的硅含量(1–3%)。-碳含量超过2%，这是C在奥氏体相中最大的溶解度。-Cr(铬)、Mo(钼)和V(钒)加入形成碳化物，增加了强度和硬度，但降低了机械加工性。K组主要应用在汽车部件、机器制造业和炼铁业。材料的切屑成形有所不同，从近似粉末状的切屑到长切屑。加工该材料组所需的功率通常较小。注意，灰口铸铁(通常切屑近似粉末状)与球墨铸铁之间差别很大，后者的断屑许多时候比较类似于钢。加工特性：-短切屑材料。-在所有工况下都具有良好的切屑控制。-单位切削力：-N/mm2-以较高速度加工会产生磨料磨损。-中等切削力。04-N有色金属什么是有色金属材料？-这一类包含有色金属、硬度低于HB的软金属。-含近22%硅(Si)的有色金属(Al)合金组成其中最大的部分。-铜、青铜、黄铜。飞机制造业和铝合金汽车车轮制造商在N组占主要地位。虽然每mm3(立方英寸)需要的功率低，但为获得高金属去除率，仍需要计算所需的最大功率。加工特性：-长切屑材料。-如果是合金，则切屑控制相对容易。-有色金属(Al)具有粘性，需要使用锋利的切削刃。-单位切削力：-N/mm2-加工ISON材料需要的切削力及功率，都在有限值范围内。05-S耐热合金什么是耐热合金？-耐热合金(HRSA)包括许多高合金铁、镍、钴或钛基材料。组：铁基、镍基、钴基工况：退火，固溶热处理，时效处理，辊轧，锻造，铸造。特性：-更高的合金含量(钴高于镍)可确保更好的耐热性、更高的抗拉强度和更高的耐腐蚀性。加工困难的S组材料主要应用在航空航天、燃气轮机和发电机行业。范围较宽，但通常会存在高切削力。加工特性：-长切屑材料。-切屑控制困难(锯齿状切屑)。-对于陶瓷需要使用负前角，对于硬质合金需要使用正前角。-单位切削力：对于耐热合金：2–N/mm2对于钛合金：0-1N/mm2-需要的切削力和功率很高。06-H淬硬钢什么是淬硬钢？-从加工的角度看，淬硬钢是最小的一个分组。-该分组包含硬度45–65HRC的调质钢。-通常，被车削的硬零件的硬度范围一般在55–68HRC之间。H组中的淬硬钢应用在各种行业，如汽车行业及其分包商，以及机器制造业和模具业务。通常是连续的、红光炽热的切屑。这种高温有助于降低kc1值，对于帮助解决应用难题很重要。加工特性：-长切屑材料。-相对好的切屑控制。-要求负前角。-单位切削力：-N/mm2-需要的切削力和功率很高。在生产设计中了解和掌握这些常用的金属的特性，能使选材变得精准便捷，在什么样的情况下，用什么样的材料。

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