Prelucrabilitatea materialului semifabricatului, în general are un efect decisiv asupra procesului de așchiere și, în particular, asupra deteriorării și uzurii sculei. Prelucrabilitatea depinde de tipul de aplicație pentru așchiere. Un material ce dă dovadă de un nivel ridicat de prelucrabilitate într-un anume tip de prelucrare, poate evidenția contrariul în altul. De asemenea, prelucrabilitatea depinde de caracteristicile sculei așchietoare, parametrii așchierii și datele de prelucrare a mașinii. Performanța prelucrabilității poate fi descrisă în contextul unei diagrame polare în care sunt detaliate caracteristici sau dimensiunea în care diferite criterii sunt întâlnite.
3.1 Conceptul de prelucrabilitate şi complexitatea acestuia
Prelucrabilitatea este un concept multilateral care este departe de a avea un înțeles univoc. Cum este văzut și înțeles depinde, de asemenea, de aplicația implicată. Din moment ce conceptul este unul tradițional și definit oarecum difuz, putem spune că se referă la: comportamentul materialului piesei în timpul procesului de așchiere și efectele pe care acesta le are în rezultatul obținut prin proces.
O definiție cumva mai ușor de interpretat este aceea că prelucrabilitatea exprimă cât de simplu poate fi prelucrat materialul piesei într-o așa manieră încât pot fi realizate anumite nivele predeterminate ale formei, dimensiunilor și a gradului de finisare a suprafeței prelucrate.
Sistemul de măsurare al prelucrabilității ar trebui totuși să indice cum materialul piesei ar trebui să reacționeze în timpul procesului de așchiere. În consecință, conceptul de prelucrabilitate este cel mai bine împărțit în diferite domenii ce aparțin unui anume fel de aplicație.
Următorii parametrii sunt cei care trebuiesc luați în vedere atunci când este vorba despre prelucrabilitate, și cei care au un efect decisiv în economia productivității:
- Calitatea piesei finisate;
- Perturbări sau pauze cauzate de comportamentul materialului în timpul procesului;
- Rata de producție (durata ciclului) la care se poate ajunge în funcție de condițiile impuse;
- Protecția mediului și reciclarea care sunt conectate de materialul piesei.
În evaluarea prelucrabilităţii materialului unei piese, ar trebui luate în considerare:
- Forțele de așchiere și puterea necesară;
- Formarea și eliminarea așchiilor;
- Deteriorarea și uzura sculei;
- Prelucrarea și proprietățile suprafeței;
- Factorii de mediu.
Prelucrabilitatea are o variație de diferite nivele care pot fi diferențiate. La fiecare nivel există dependențe care fac o explicație ușor de înțeles despre ceea ce se potrivește cu prelucrabilitatea, foarte dificilă în multe cazuri.
Poate fi descris următorul lanț de legături: Caracteristicile materialului - Comportamentul procesului - Prelucrabilitate - Parametrii rezultați - Costurile prelucrării
FIGURA 3.1 - Câteva elemente foarte importante atunci când descriem prelucrabilitatea.
Prelucrabilitatea materialului poate fi descrisă raportat la condițiile existente. La compararea prelucrabilității diferitelor materiale, se presupune că cel mai bun set de condiții posibile este prezent în prelucrarea fiecărui material. Prelucrabilitatea ar trebui văzută ca un concept relativ, în funcție de condițiile la îndemână. Dacă unul evaluează un număr de materiale diferite din punct de vedere al prelucrabilității lor, altul nu va obține aceeași evaluare atât pentru prelucrarea alezajelor cât și pentru strunjire, de exemplu. La fel se întâmplă comparând două tipuri de strunjire, ca de exemplu strunjirea longitudinală și canelarea. Pentru același motiv, măsurătorile prelucrabilității trebuie să fie specific operaționale pentru a fi relevante din punct de vedere practic. Simplele măsurători ale prelucrabilității oferă răspunsuri numai întrebărilor simple. Din moment ce o piesă, de obicei, este supusă unor pași diferiți de procesare, evaluând prelucrabilitatea, sunt implicate considerații ale tuturor operațiunilor care au o importantă relevanță economică.
3.2 Câteva caracteristici ale materialului semifabricatului şi cum afectează aceasta procesul de aşchiere
Diferitele fenomene fizice care apar în timpul procesului de așchiere sunt afectate și controlate, pe lângă altele, de factori aparținând proprietăților materialului semifabricatului.
- FIGURA 3.2 - Câteva caracteristici ale materialului semifabricatului care afectează procesul de așchiere.
Caracteristicile suprafeței prelucrate sunt afectate de ecruisarea suprafeței materialului piesei, lucru din care rezultă o variație considerabilă a caracteristicilor materialului piesei de prelucrat atunci când este complet prelucrat. Stratul exterior produs are de obicei o duritate mai mare și o rezistență la rupere mai mare decât atunci când nu apare ecruisarea suprafeței materialului.
Atunci când are loc ecruisarea în zona de deformare, încărcătura muchiei de așchiere crește dacă grosimea așchiei este foarte mică. Sub aceste condiții ridicate de încărcare, cel mai bine este, ca atunci când are loc finisarea, să fie utilizate valori înalte de avans. Ecruisarea suprafeței în combinație cu o conductivitate termică redusă poate conduce la o prelucrabilitate scăzută a materialului.
Aderența materialului la scula așchietoare este unul din fenomenele asociate cu așchierea, ce face procesul de așchiere foarte complex și de obicei greu de anticipat. Aderența și ductibilitatea materialului sunt legate între ele. A fi aderent presupune și un avantaj, dar și un dezavantaj al prelucrabilității materialului.
Dacă gradul de aderență este destul de ridicat, iar părțile materialului care aderează la muchia așchietoare sunt suficient de stabile, muchia așchietoare poate fi protejată, extinzându-i durata de viață. Dar dacă materialul care aderă temporar la muchia așchietoare este îndepărtat frecvent, nereușind să rămână fixat, poate duce la o uzură rapidă și progresivă a sculei așchietoare, lucru ce se numește uzură datorată aderențelor. Limita dintre producerea uneia sau celeilalte poate fi foarte subțire. Chiar și cele mai mici diferențe în proprietățile materialului pot produce diferențe dramatice în demersul procesului de așchiere.
Conductivitatea termică a materialului afectează puternic temperatura procesului. O creștere cu 1% a conductivității termice (în cazul oțelului) conduce la o scădere cu mai multe zeci de grade Celsius a temperaturii procesului de așchiere.
Căldura specifică a materialului este factorul care are efectul cel mai puternic proporțional cu temperatura procesată. O creștere de 1% a valorii unei călduri specifice duce la reducerea cu mai multe grade Celsius a temperaturii procesului. Faptul că oțelurile sunt de tipuri variate, apropiate unul de celălalt, dar diferite prin compoziția chimică și de asemenea diferite în prelucrabilitatea lor, este bazat în mare parte pe diferențele dintre ele și dintre valorile specifice de căldură.
3.3 Factori materiali examinaţi prin folosirea unei diagrame polare
Sunt 5 proprietăți importante ale materialului piesei de prelucrat care determină, în mare parte, prelucrabilitatea. Acestea sunt capabile, singure sau în combinație una cu cealaltă, să afecteze prelucrabilitatea materialului. Cele 5 proprietăți ale materialului sunt:
- Duritatea și rezistența la deformare;
- Abrazivitatea și predispunerea la uzură;
- Ductilitatea;
- Ecruisarea (de exemplu creșterea rezistenței la rupere din timpul deformării);
- Conductivitatea termică scăzută și/sau căldura specifică scăzută.
Din moment ce proprietățile materialului nu sunt direct asociate cu procesul de așchiere, prelucrabilitatea așteptată sau potențială a materialului poate fi evaluată din punct de vedere al proprietăților, fără a se lua în considerare scula de așchiere sau datele de așchiere implicate.
Examinarea rolului jucat de fiecare proprietate în determinarea prelucrabilității unui material, permite realizarea unei diagrame polare, exemplificată în figura 3.3. Scara folosită într-o diagramă polară poate fi descrisă în termeni fizici clar definiți.
- FIGURA 3.3 - Exemplu de diagramă polară pentru clasificarea materialului semifabricatului în funcție de proprietățile care controlează prelucrabilitatea potențială (st.) și un exemplu de diagramă polară (dr.) care descrie cât de puternică este influența acestor proprietăți în prelucrabilitatea materialului X (aria albastră) în raport cu un material de referință (linia neagră îngroșată).
3.4 Proprietăţile materialelor, datele şi proprietăţile sculei aşchietoare
Proprietățile sculei așchietoare și datele de așchiere implicite afectează foarte tare nivelul de prelucrabilitate obținut în timpul așchierii unui material. O diagramă polară poate fi folosită pentru a arăta cum nivelul prelucrabilității poate fi îmbunătățit prin ajustarea parametrilor de așchiere. Diagramele polare pot fi utilizate în același mod în alegerea proprietăților adecvate sculei așchietoare. Proprietățile sculei și datele de așchiere pot fi alese astfel încât să echilibreze efectul unuia sau mai multor factori.
3.5 Proprietăţile materialului, uzura şi deteriorarea sculei
Prelucrabilitatea unui material dat va afecta puternic uzura și deterioarea sculei. O diagramă polară poate fi folosită pentru a arăta cum nivelul de prelucrabilitate va fi decisiv pentru tipul de uzură ce va apărea predominant legat de o anume proprietate a materialului piesei de prelucrat.
- FIGURA 3.4 - Exemple tipice de tipare de uzură corelate cu proprietățile materialului semifabricatului, conf. Stahl.
3.6 Diagrame polare, selecţia datelor pentru aşchiere şi uzura sculei
Fiecare dintre cele cinci proprietăți ale materialului vor influența selecția parametrilor de așchiere și selecția sculei așchietoare și care tip de uzură și deteriorare se așteaptă să fie predominante. Începând de la figura 3.5 până la figura 3.9 este prezentat un sumar al celor cinci proprietăți și impactul pe care le au acestea asupra modului de selecție a sculei așchietoare, dar și a parametrilor de așchiere. De asemenea, în fiecare figură este specificat care vor fi „problemele” principale în timpul evaluării randamentelor prelucrabilității.
- FIGURA 3.5 Influența tendinței de a forma aderențe și a ductilității materialului semifabricatului în selectarea sculelor de așchiere și a parametrilor de așchiere, precum și a tipului de uzură/deteriorare predominant ce va apărea în timpul procesului de așchiere, conf. Stahl.
- FIGURA 3.6 - Influența tendinței de ecruisare a materialului semifabricatului în selectarea sculelor de așchiere și a parametrilor de așchiere precum și a tipului de uzură/ deteriorare predominant ce va apărea în timpul procesului de așchiere, conf. Stahl.
- FIGURA 3.7 - Influența conductibilității termice (mici) a materialului semifabricatului în selectarea sculelor de așchiere și a parametrilor de așchiere precum și a tipului de uzură/deteriorare predominant ce va apărea în timpul procesului de așchiere, conf. Stahl.
- FIGURA 3.8 - Influența durității materialului semifabricatului în selectarea sculelor de așchiere și a parametrilor de așchiere precum și a tipului de uzură/deteriorare predominant ce va apărea în timpul procesului de așchiere, conf. Stahl.
- FIGURA 3.9
- FIGURA 3.10 - Exemple de pentagoane de prelucrabilitate pentru diferite materiale ale semifabricatului, conf. Stahl.
Pentru comanda dumneavoastră de scule SECO, trimiteți codul „Campanie T&T-2020” la adresa de e-mail seco.ro@secotools.com și veți obține un discount suplimentar de 5% din valoarea totală a unei singure comenzi, plasată în intervalul 15 martie – 15 aprilie. Campania se adresează atât clienților Seco Tools România cât și potențialilor clienți.
Discountul nu se cumulează cu alte promoții sau campanii.
