金属の切削加工では、被削材の材質が異なれば、切削形成や除去の特性も異なります。異なる材質の特性をどのように習得すればよいでしょうか?ISO 規格の金属材料は 6 つの異なるタイプのグループに分類されており、それぞれが機械加工性の点で独自の特性を持っているため、この記事で個別に要約します。
金属材料は次の 6 つのカテゴリに分類されます。
(1) P鋼
(2) M-ステンレス鋼
(3) K鋳鉄
(4) N-非鉄金属
(5) S-耐熱合金
(6) H焼入れ鋼
鋼とは何ですか?
- 鋼は金属切削分野で最大の材料グループです。
- 鋼は未焼入れ鋼または焼き戻し鋼 (硬度 400HB まで) が可能です。
・鋼は鉄（Fe）を主成分とした合金です。製錬という工程を経て作られます。
- 非合金鋼の炭素含有量は 0.8% 未満で、Fe のみが含まれており、他の合金元素は含まれていません。
- 合金鋼の炭素含有量は1.7％未満で、Ni、Cr、Mo、V、Wなどの合金元素が添加されています。
- 低炭素含有量 = 丈夫な粘性材料。
- 炭素含有量が高い = 脆い材料。
処理特性:
・ロングチップ材です。
・切りくず処理が比較的容易でスムーズです。
- 軟鋼は粘りがあり、鋭い刃先が必要です。
・単位切削抵抗kc：1500～3100N/mm²。
・ISO P材の加工に必要な切削抵抗と動力は限られた値の範囲内にあります。
ステンレス鋼とは何ですか?
- ステンレス鋼は、少なくとも11％〜12％のクロムを含む合金材料です。
- 炭素含有量は通常非常に低い (最大 0.01% 程度)。
・合金は主にNi（ニッケル）、Mo（モリブデン）、Ti（チタン）です。
- 鋼の表面に緻密なCr2O3層を形成し、耐食性を高めます。
グループ M のアプリケーションの大部分は、石油およびガス、パイプ継手、フランジ、加工および製薬産業にあります。
不規則なフレーク状の切りくずを生成し、普通鋼よりも高い切削力を発揮します。ステンレス鋼にはさまざまな種類があります。切りくず分断性能（簡単に分断できるものから、ほとんど分断できないものまで）は、合金の特性や熱処理によって異なります。
処理特性:
・ロングチップ材です。
切りくず処理はフェライトでは比較的スムーズですが、オーステナイトと二相ではより困難になります。
・単位切削抵抗：1800～2850N/mm²。
- 高い切削抵抗、切りくず堆積、加工中の熱と加工硬化。
鋳鉄とは何ですか?
鋳鉄には、ねずみ鋳鉄 (GCI)、ダクジュラー鋳鉄 (NCI)、バーミキュラ鋳鉄 (CGI) の 3 つの主なタイプがあります。
- 鋳鉄は主に Fe-C で構成されており、比較的高いシリコン含有量 (1% ～ 3%) を含みます。
- オーステナイト相中のCの最大の固溶量である2％を超える炭素含有量。
- Cr (クロム)、Mo (モリブデン)、V (バナジウム) を添加して炭化物を形成し、強度と硬度を高めますが、被削性を低下させます。
グループ K は主に自動車部品、機械製造、製鉄で使用されます。
材料の切りくず形成は、ほぼ粉末状の切りくずから長い切りくずまでさまざまです。この材料グループの処理に必要な電力は通常小さいです。
ねずみ鋳鉄（通常、ほぼ粉末状の切りくずが含まれる）とダクタイル鋳鉄の間には大きな違いがあることに注意してください。ダクタイル鋳鉄の切りくずの破壊は多くの場合鋼に似ています。
処理特性:
・ショートチップ材です。
- あらゆる動作条件において良好な切りくず処理が可能です。
・単位切削抵抗：790～1350N/mm²。
- 高速で加工すると摩耗が発生します。
- 中程度の切削抵抗。
非鉄材料とは何ですか?
- このカテゴリには、非鉄金属、硬度 130HB 未満の軟質金属が含まれます。
約 22% のシリコン (Si) を含む非鉄金属 (Al) 合金が最大部分を占めます。
- 銅、青銅、真鍮。
航空機メーカーと自動車用アルミニウム合金ホイールのメーカーがグループ N を支配しています。
mm3 (立方インチ) あたりに必要な電力は低いですが、高い金属除去率を得るために必要な最大電力を計算する必要があります。
処理特性:
・ロングチップ材です。
・合金であれば切りくず処理が比較的容易です。
- 非鉄金属（Al）は粘着性があり、鋭い刃先を使用する必要があります。
・単位切削抵抗：350～700N/mm²。
・ISO N材の加工に必要な切削抵抗と動力は、限られた値の範囲内にあります。
耐熱合金とは何ですか？
耐熱合金 (HRSA) には、多くの高度に合金化された鉄、ニッケル、コバルト、またはチタンベースの材料が含まれます。
- グループ: 鉄、ニッケル、コバルト。
・加工条件：焼鈍、溶体化処理、時効処理、圧延、鍛造、鋳造。
特徴：
合金含有量が高いほど (コバルトはニッケルよりも多い)、より優れた耐熱性、より高い引張強度、より高い耐食性が保証されます。
S グループ材料は加工が難しく、主に航空宇宙産業、ガスタービン産業、発電機産業で使用されています。
範囲は広いですが、通常は高い切削抵抗が発生します。
処理特性:
・ロングチップ材です。
・切りくず処理が難しい（切りくずギザギザ）。
- セラミックの場合はマイナスのフロントアングルが必要で、超硬合金の場合はプラスのフロントアングルが必要です。
- 単位切削抵抗：
耐熱合金の場合: 2400~3100 N/mm²。
チタン合金の場合: 1300~1400 N/mm²。
- 高い切削力とパワーが必要です。
焼き入れ鋼とは何ですか?
- 加工の観点から見ると、焼入れ鋼は最小のサブグループの 1 つです。
- このグループには、硬度が 45 ～ 65HRC の焼き戻し鋼が含まれます。
- 一般に、旋削加工される高硬度部品の硬度範囲は、一般的に 55 ～ 68HRC の間です。
グループ H の焼入れ鋼は、自動車産業やその下請け業者、機械製造や金型作業など、さまざまな業界で使用されています。
通常、連続した赤熱したチップ。この高温は kc1 値の低下に役立ちますが、これはアプリケーションの課題を解決するために重要です。
処理特性:
・ロングチップ材です。
・切りくず処理が比較的良好です。
- 負の正面角度が必要です。
・単位切削抵抗：2550～4870N/mm²。
- 高い切削力とパワーが必要です。
投稿日時: 2023 年 7 月 24 日