自由加工钢的解剖

在某种程度上，如果每种材料只有一种选择，金属切削车间的生活将会简单得多。想想看:你订购并储存钢铁、黄铜和铝……时期。所有的工艺参数都可以围绕这些有限的选择进行优化。

这当然不是它的方式，真的，这是我们有选择的好事。设计用于提供可预测性能的工程材料是在制造精密转动部件的钥匙变量中。一家了解各种金属切割参数之间连接的公司是Ispat内陆酒吧产品（East Chicago，Indiana）。

在金属切削过程中，机床、刀具和加工液都起着至关重要的作用。然而，被切割的材料决定了机床如何设定速度和进给，刀具的几何形状和类型，以及金属加工流体的配方。材料调用过程调优。

钢棒制造中的不同配方在机床中提供不同的加工性特性。通过了解自由加工钢背后的一些基本冶金，商店可以为客户或设计师提供更好的建议，了解为这项工作指定右钢铁，以有效的可制造性。

切削加工性能是什么?

定义可加工性是困难的。有多少种解释，就有多少种测试来确定可加工性。

例如，可切削性测试可以包括刀具寿命、表面光洁度、切削温度、功率消耗和切削性(在此测试中，钻头在恒定进给下的钻速)。由于机械加工包含许多变量，因此很难全面衡量其“可加工性”。

为我们的目的，让我们考虑用于具体过程的材料，切割数据，切割工具，机床和切割液的特定过程组合的基准。一旦进程运行，该想法就会成为如何优化每个变量以增加该过程的整体加工性。

钢铁入门

钢是一种惊人的材料。它是可观的，强大而多功能的足以以多种方式应用，并且相对便宜。

炼钢的主要原料是铁矿石、煤(焦炭)和石灰石。当这些原料熔合在一起时，就会产生生铁，而生铁是钢的基础。

然后，炼钢是精炼猪铁，以及铁和钢废料的过程，以从混合物中除去不需要的元素，并加入为各种性能规格产生所需性能的测量量。

在大多数炼钢过程中，这一过程包括将碳和氧结合到熔体中。这就产生了一种气体。如果在浇铸钢之前没有将溶解氧除去，当钢冷却成固体时，溶解氧将继续在钢中发生反应。脱氧器用来除去气体。

高温脱氧的程度会影响钢的某些性能。给定的温度下钢的脱氧程度是多少，这对你的应用的可加工性有什么影响，这是你应该问你的供应商的好问题。

基本上有两种类型的钢-碳和合金。一般来说，当钢的锰、硅和硫的含量在规定的最大百分比内时，钢就被归类为碳。除除除氧剂外，没有其他有意添加的合金元素。合金钢几乎涵盖了所有其他材料，包括不锈钢和工具钢。

加工系统中的变量

机加工过程的构造从材料选择开始。对于钢，基本标准包括其成分、显微组织、物理和机械性能以及几何形状。

一旦选定了材料，其余的工艺参数就会就位。例如，切割数据是由车间所使用的材料种类决定的。工件毛坯的各种操作的速度、进给和切割深度是根据材料计算的。切割数据也是产量目标，因为它决定了周期时间。

切削齿本身也影响循环时间。工具的类型，材料，几何形状和涂层是关键的过程变量。另一个选择刀具的因素是它将要运行的机床的条件。

机床的刚度影响颤振，从而影响切削数据。机床的精度和重复性直接影响公差的规格。机器上可用的电量也直接关系到生产性能。

最后，切削液是一个加工变量，必须是加工过程系统化方法的一部分。商店必须查看应用所需的冷却剂类型、流量、浓度、温度和粘度。

整个加工过程作为一个变量系统一起工作。改变一个人对其他人有积极或消极的影响。系统地减少或消除材料、刀具、机床和冷却剂的变化是工艺稳定性的关键。

走向酒吧

钢的大部分工程特性都是众所周知和记录的。SAE标准和AISI标准易于使用设计人员来指定给定应用程序的正确钢配方。

Ispat Inland等钢厂生产各种配方的热轧钢，符合SAE和AISI工程规范。然后，这些材料被运往全国各地的冷加工厂，在那里进行进一步加工，通常是冷拔，加工成棒状，最终送到商店。

越来越多地，商店要求从一批酒吧到下一个栏中更好，更好地保持一致。由于商店自动化对无人值守或轻微出席操作的零件的处理，因此该材料的消除可变性对于成功运行“熄灯”操作至关重要。

钢铁供应商提供的关键服务是栏杆的尺寸精度。在冷却杆后，可以转动，接地或抛光到紧密的宽容。由于商店尝试通过无人看管的操作提高生产力，因此将一批尺寸的一批杆的OD尺寸相同，因此需要干预措施，以便调整工作和粗糙转动操作，并将尺寸减少为材料变量。

钢铁有什么新特性?

钢筋的许多最新配方都是在自由加工钢领域。虽然自由加工钢作为一种良好的可行材料已经存在一段时间了，但最近在主要的自由加工原料(历史上一直是铅)方面已经有了一些进步和替代。

无铅气体和无铅油漆是使铅停止流通的运动的一部分。同样，由于与处理含铅芯片相关的环境费用变得更加沉重，无铅钢也越来越多地被螺杆机车间使用。

加入钢材的益处很多。在切割中，铅作用作为切削工具和工件之间的润滑剂，导致刀具寿命更长。当芯片在刀具的面上滑动时，该润滑性降低了二次剪切区中的摩擦。它还可以通过帮助芯片卷曲和断开而不是串进入鸟类巢，帮助创建更可管理的芯片配置。

铅的熔点在621ºf左右，远低于钢。当热量在切口中积聚时，铅会从钢中渗出，润滑刀具/零件的界面。这减少了三个剪切区产生的热量，延长了刀具寿命，提高了速度和进给量。

钢铁制造商一直在努力寻找可自由加工的钢材中铅的替代品。以Ispat Inland为例，该公司的Incut钢品牌使用铋作为铅的替代品。对铅和铋添加剂进行的切削性能试验被认为是等效的。

铋和铅之间的自由加工特性是相似的，因为这两种元素在熔体中的行为相似。两者都不溶于钢，在切割过程中起到润滑作用。铋在熔体中的分布比铅好。它的熔化温度略低，520ºf。铋的环境优势比铅无毒。在钢铁中使用铋作为铅的替代品是Ispat Inland公司的专利。

根据Ispat内陆的说法，索引钢铁仍然是设计师指定要制造的材料的压倒选择。然而，设计师通常没有面临机器商店必须在报价中包含的处置限制。

由于可制造性是部分设计的关键因素，因此商店经常有机会影响等效材料替代品。了解钢等材料如何制造和修改不同的性能标准，可以帮助商店提供更明智的建议，了解可能为双方省钱的可加工性。

这对你意味着什么

找一份工作是艺术与科学、经验与知识的结合。实现高效率和有利可图的加工是许多相互关联的因素的结合。

当今竞争激烈的制造环境要求要蓬勃发展的车间需要了解每个加工变量及其对工艺的影响。最重要的是，预先使用好的原材料可能是商店在建立工作时最关键的选择。

切削加工性能

这些图表显示了作为基础钢的可加工性增强剂和批量分答的各种元素。添加脱氧和共同增强剂的元素对可加工性具有负面影响。第二列表示在基钢中加入各种元件和组合时，百分比加工性增加。

影响可加工性的因素

A.母钢的可加工性
硬度微观结构
C，Mn，Ni，Cr，Mo，S
02 / .04%

b可加工性的批评者
脱氧剂
Si，Al，Ti，Zr
助力器
Cd, V, B

C.可加工性增强剂
传统的
s，pb，bi，te，se
非传统
加利福尼亚州

切削加工性能改进添加剂

+50%到80%:0.26 / 0.35S + Pb或Bi + Te或Se
+40%至60%:0.26 / 0.35S + Pb或Bi或Te或Se或Ca
+30%至50%:0.26 / 0.35琼。08 / 13。S + Pb或Bi或Te或Se或Ca
+20%至30%:0.08 / 0.13年代或酒精含量/ .30Pb或。08 /酒精含量Bi或Ca
+ 10％至15％：.06 / .08 s或ca

钢基切削加工性能

在减少

刀具和工件材料的交点是一个剧烈和非常热的地方。切削工具的设计目的是在某种程度上攻击材料，以提升芯片。输入到刀具、进给和速度的能量以热量的形式输出。在切割中投入的能量越多，产生的热量就越多。

芯片实际上是从材料稍微前面切割的。该区域被称为初级剪切区。这是压力和力足以产生塑性变形的地方，这使得材料屈服于刀具。

同样在切削过程中，沿刀具表面形成了二次剪切带。这就是芯片在切割器表面滑动的地方。这一区域的摩擦可以使温度升高到12000摄氏度。

最后，第三个剪切带位于切割器前缘的下方和稍后方。这个区域是由回弹材料在切割底部形成的，当主剪切带屈服时，回弹材料被压下。

因为钢是液态生产的，而且有许多元素悬浮在这种液态中，所以它们在切割的固体材料中的分布情况，会影响到切屑形成过程的流畅性和一致性。例如，如果刀具愉快地穿过工件，并撞击到硬质合金的夹杂物，材料的成材率将发生显著变化。它可能会把工具的边缘弄坏。对于钢铁制造商来说，实现热对热的一致性，减少减产的“意外”，是一项持续的技术挑战。