Prelucrabilitatea este o expresie tipică în prelucrarea metalelor prin așchiere. Este o proprietate care arată cât de eficient se poate efectua procesul de așchiere cu un cost redus într-un mediu tehnologic impus. Tradițional se vorbește despre prelucrabilitate ca fiind o proprietate a materialului.
Se poate spune despre oțel că este inoxidabil atunci când are o rezistență foarte mare la coroziune. Rezistența la coroziune se obține prin alierea fierului cu o cantitate suficientă de crom care să permită apariția unui film protector coerent, aderent și regenerator de oxid de crom la suprafața semifabricatului. Pentru aceasta este necesară o concentrație de minim 10,5% Cr. Majoritatea oțelurilor inoxidabile se bazează pe sistemul Fe-Cr-C și Fe-Cr-Ni-C, dar sunt importante și alte elemente de aliere.
Oțelul inoxidabil se utilizează în medii unde se cere un înalt nivel de rezistență la coroziune și în condiții severe cu temperaturi foarte ridicate, datorită rezistenței la coroziune și datorită faptului că își păstrează proprietățile mecanice la temperaturi înalte. Oțelul inoxidabil se utilizează la fabricarea componentelor auto, în industria petrochimică, la echipamentele pentru procesarea alimentelor, în industria producătoare de energie, etc.
Există o gamă largă de aliaje disponibile. În funcție de constituentul fazei predominante a microstructurii, oțelurile inoxidabile se pot clasifica în 5 categorii principale:
- oțel inoxidabil martensitic (dur și abraziv, de obicei magnetic, se poate trata termic)
- oțel inoxidabil feritic (practic fier pur, moale, magnetic, nu se poate trata termic)
- oțel inoxidabil austenitic (cea mai întâlnită microstructură, non-magnetic, tendință mare de ecruisare, în general nu se poate trata termic)
- oțel inoxidabil duplex (rezilient, dur, prezintă ambele faze, ferirică și austenitică, devine din ce în ce mai popular, mai greu de prelucrat față de oțelul inoxidabil austenitic normal)
- oțel inoxidabil PH (foarte dur și rezilient, se poate trata termic, PH însemnând călire prin precipitare (îmbătrânire) – precipitation hardening – de aici rezultând răspunsul foarte rapid șI puternic la orice tratament termic.
Prelucrabilitatea semifabricatelor este influenţată de 5 proprietăţi de bază a materialelor: ductilitate (tendinţa de a adera), tendinţa de ecruisare, conductibilitatea termică, duritatea și abraziunea.
Dacă este să comparăm oțelul inoxidabil austenitic cu 42CrMo4, oțel aliat folosit uzual ca material de referință în indexul de prelucrabilitate, vom sesiza unele diferențe interesante:
Oțelul inoxidabil are o ductilitate (aderență) mai mare decât a oțelului. Asta înseamnă căplăcuța de așchiere trebuie să fie mai tenaceiar acoperirea să fie de tipul ,,anti-aderență”.Micro-geometria muchiei de așchiere trebuie să compenseze ductilitatea mare și să asigure o formare corectă a așchiei. Comparativ cu oțelul, vitezele de așchiere trebuie să fie mai mari pentru a compensa tendința de aderență a materialului. Trebuie acordată o atenție sporită microfisurilor (datorită aderențelor pe muchia de așchiere), crestăturilor muchiei și exfolierea acoperirii.
Oțelurile inoxidabile au o tendință foarte mare de ecruisare. O geometrie corectă amuchiei de așchiere va compensa acest fenomen–o muchie ascuțită va reduce tendința deecruisare în timpul procesului de așchiere.
Adâncimile de așchiere trebuie schimbate constant – reduce posibilitatea apariției crestăturilor datorită așchierii continue în stratul ecruisat – iar avansul va fi maxim posibil. Crestarea și ciupirea muchiei de așchiere este o consecință normală datorată acestei tendințe de ecruisare.
Oțelurile inoxidabile au o conductibilitate termică foarte redusă. Căldura evacuată prin așchii este foarte mică; mare parte a căldurii va migra către muchia de așchiere, rezultând temperaturi foarte ridicate în zona muchiei de așchiere. Viteza de așchiere și avansul trebuie alese cu mare grijă pentru a limita generarea de căldură și pentru a asigura un transfer maxim de căldură prin așchii. Deformarea plastică a sculei de așchiere va fi uzura tipică la prelucrarea oțelurilor inoxidabile.
Oțelurile inoxidabile au o duritate asemănătoare oțelului. Forțele de așchiere vor fi la același nivel ca la așchierea oțelului, așa că nu sunt necesare măsuri suplimentare pentru compensarea forțelor de așchiere. Adâncimile de așchiere și avansurile nu trebuie să fie limitate comparativ cu aplicațiile în oțel. Dacă toate elementele așchierii vor fi atent alese, se va observa o apariție predominantă a uzurii de flanc.
Oțelurile inoxidabile sunt foarte abrazive. Acest lucru impune cerințe specifice pentru acoperire. Acoperirile folosite la aplicațiile în oțelurile inoxidabile trebuie să aibă o rezistență foarte mare la uzură. Este foarte important să obținem o cât mai mare utilizare a sculei (rata de îndepărtare a materialului raportată la durata de viață a sculei). Abraziunea va cauza apariția rapidă a craterelor.
După trecerea în revistă a proprietăților materialului și a fenomenelor apărute în timpul procesului de așchiere, putem spune că prelucrabilitatea oțelurilor inoxidabile este diferită de cea a oțelului. Oțelurile inoxidabile impun o selecție specifică a sculelor și regimuri de așchiere în concordanță cu propritățile materialului.
În următoarele articole din această serie vom discuta mai în amănunt despre diferite elemente care determină prelucrabilitatea: forțele de așchiere, temperatura de așchiere și căldura degajată, formarea așchiilor, uzura sculelor șI durata de viață a sculelor, precum și integritatea și calitatea suprafețelor prelucrate.
Mai multe informații despre acest subiect se pot găsi în cadrul programului educațional SECO STEP.
Ion Țâmpu este Technical Representative Seco Tools România
