Bearbeitbarkeit von Materialien: Ein detaillierter Leitfaden
Die Herstellung von Bauteilen durch maschinelle Bearbeitung erfordert eine Bewertung der Bearbeitbarkeit. Die Zerspanbarkeit ist das Konzept der Materialien, die sich gut bearbeiten lassen. Bei der Auswahl des Werkstoffs müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden.
Der folgende Leitfaden ist für Sie gedacht, wenn Sie ein neues Projekt beginnen und sich über die Bearbeitbarkeit von Materialien informieren möchten. Also, lasst uns lesen.
Was ist die Bearbeitbarkeit eines Werkstoffs?
Die Zerspanbarkeit von Werkstoffen ist die Bequemlichkeit, mit der ein Werkstoff so bearbeitet werden kann, dass die erforderliche Qualität des Bauteils erreicht wird. Im Hinblick auf die Teilequalität müssen Sie die Oberflächengüte, die Toleranz und die Maßhaltigkeit analysieren.
Werkstoffe, die sich gut bearbeiten lassen, benötigen weniger Zeit und Energie, so dass auch der Werkzeugverschleiß geringer ist. Aus diesen Werkstoffen entstehen Bauteile mit einer verfeinerten Oberfläche.
Verständnis der Bearbeitbarkeitsbewertungen
Es gibt viele Werkstoffe, und die Auswahl des richtigen Werkstoffs in Bezug auf die Bearbeitbarkeit kann für Ingenieure eine Herausforderung darstellen. Daher werden die Zerspanbarkeitswerte bei der Analyse geeigneter Materialien berücksichtigt.
Die Zerspanbarkeitseinstufungen haben ein Standardmerkmal, bei dem das Referenzmaterial der Einfachheit halber berücksichtigt wird. Die Messingsorte C36000 hat zum Beispiel eine Zerspanbarkeitsbewertung von 100%. Wenn die Werkstoffe schwer zu schneiden sind, verringert sich ihre Zerspanbarkeitseinstufung.
Wie lässt sich die Bearbeitbarkeit von Materialien verbessern?
Um die Bearbeitbarkeit von Werkstoffen zu verbessern, können unter anderem folgende Möglichkeiten in Betracht gezogen werden
Materielle Zusatzstoffe
Werkstoffadditive verbessern die Bearbeitbarkeit von Werkstoffen, indem sie die Gitterstruktur dieser Materialien verändern und ihre mechanischen Eigenschaften verbessern. So werden zum Beispiel Kupferlegierungen mit Zink angereichert, um ihre Bearbeitbarkeit zu verbessern.
Wärmebehandlung
Wärmebehandlungen wie das Glühen von Aluminium und Stahl führen zu einer Verringerung der Härte und damit zu einer besseren Bearbeitbarkeit. Es verbessert das Korngefüge und setzt auch innere Spannungen frei, wodurch die Werkstoffe leicht zu bearbeiten sind.
Kühlmittel/Schmiermittel
Die Schnittbedingungen können optimiert werden, um das Material besser bearbeiten zu können, z. B. durch den Einsatz von Kühl- und Schmiermitteln. Durch den Einsatz von Schmiermitteln wird die Reibung verringert, und auch der Werkzeugverschleiß sinkt. In ähnlicher Weise helfen Kühlmittel bei der Wärmeableitung und verringern die thermische Belastung.
Optimierung der Schnittparameter
Die richtige Wahl der Schnittparameter wirkt sich auch auf die Bearbeitbarkeit von Werkstoffen aus. Wenn Sie eine hohe Geschwindigkeit und einen hohen Vorschub wählen, verringert sich die Bearbeitbarkeit. Senkt man hingegen die Geschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeitensteigt die Bearbeitbarkeit.
Externe Faktoren
Auch wenn Sie das Material des Werkstücks nicht ändern wollen, können Sie andere Faktoren wie Geschwindigkeit, Winkel und Betriebsbedingungen des Schneidwerkzeugs anpassen. Dies erleichtert das Schneiden von schwer zu bearbeitenden Materialien.
Faktoren, die die Bearbeitbarkeit beeinflussen
Es gibt verschiedene Faktoren, von denen die Bearbeitbarkeit abhängt, und einige dieser Faktoren, die die Bearbeitbarkeit beeinflussen, sind die folgenden:
Materialeigenschaften
Die Eigenschaften der Werkstoffe haben einen großen Einfluss auf die Bearbeitbarkeit, und einige dieser Eigenschaften sind wie folgt:
Material Härte
Die Härte des Werkstoffs bestimmt die Bearbeitbarkeit. Harte Werkstoffe sind schwierig zu bearbeiten. Solche Materialien benötigen mehr Leistung, und das Werkzeug muss eine hohe Kraft ausüben, was zu einem schnellen Werkzeugverschleiß führt.
Zähigkeit
Auch die Zähigkeit ist ein sehr wichtiger Parameter für die Zerspanbarkeit. Werkstoffe, die eine hohe Zähigkeit aufweisen, benötigen mehr Schnittkraft - wie Kohlenstoffstahl, der nicht zerspanbar ist.
Außerdem fallen bei solchen Materialien auch viele Späne an, die sich im Werkzeug verheddern und die Oberfläche der Werkzeuge verschleißen lassen.
Zugfestigkeit
Wenn die Zugfestigkeit des Materials hoch ist, ist es schwierig, sie zu bearbeiten. Sie verbrauchen viel Energie und verformen sich nicht, was bei der Bearbeitung zu Problemen führt.
Thermische Eigenschaften
Die Fähigkeit des Werkstoffs zur Wärmeableitung bestimmt auch seine Bearbeitbarkeit. Einige Werkstoffe sind sehr weich und können keine Wärme ableiten, was die Bearbeitung erschwert.
Bearbeitungsbedingungen
Auch das Verhalten des Materials beim Schneiden wirkt sich auf die Bearbeitbarkeit aus. Einige dieser Faktoren werden im Folgenden erläutert.
Schnittparameter
Die Schnittparameter setzen sich aus Vorschub, Schnitttiefe und Drehzahl zusammen. Es ist wichtig, sie zu optimieren, um eine bessere Bearbeitung zu erreichen. Wenn Sie Materialien mit hoher Geschwindigkeit schneiden, lässt sich das Material weniger gut bearbeiten. Auch die Schnitttiefe spielt eine wichtige Rolle, da eine hohe Schnitttiefe die Oberflächengüte beeinträchtigt.
Schneidewerkzeug
CNC-Bearbeitung hat Fräser, die sich auf die Bearbeitbarkeit auswirken. Die Stärke und Schärfe der Schneide ist entscheidend. Der Schnittwinkel führt sogar zu einer Verbesserung der Spanbildung und macht die Werkzeuge schwach.
Kühlmittel und Schmiermittel
Durch den Einsatz von Schmier- und Kühlmitteln wird die Bearbeitbarkeit von Werkstoffen verbessert. Die Wärme wird abgeleitet, und die Reibung wird erhöht. Dies trägt zur Verbesserung der Oberflächengüte bei und macht den Zerspanungsprozess reibungslos.
Zustand der Werkzeugmaschine
Auch der Zustand des Werkzeugs bestimmt die Bearbeitbarkeit. Ältere Maschinen weisen bei dynamischen Schnittbelastungen mehr Vibrationen auf, was die Zerspanung von Werkstoffen erschwert.
Typische Materialien mit ausgezeichneter Bearbeitbarkeit
Materialien, die sich gut bearbeiten lassen, sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
| Material | Bearbeitbarkeit |
| Aluminium | 90-95% |
| Stahl | 30-40% |
| Kunststoffe | 70-90% |
| Andere Metalle:
Titan Freischneiden von Messing Magnesium |
20-25%
100% 50-55% |
Wie misst man die Bearbeitbarkeit von Materialien?
Es gibt verschiedene Faktoren, die die Bearbeitbarkeit von Materialien beeinflussen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Zerspanbarkeit von Werkstoffen zu messen. Parameter wie Leistungsaufnahme, Standzeit der Schneidwerkzeuge und Oberflächengüte helfen bei dieser Messung.
- Die Leistungsaufnahme hilft bei der Bewertung der Bearbeitbarkeit anhand der Kräfte, die zum Schneiden des Materials erforderlich sind, unter Verwendung der Standard-Energiemetrik.
- Die Standzeit von Schneidwerkzeugen hilft auch bei der Beurteilung der Bearbeitbarkeit, d. h. wie lange das Werkzeug beim Schneiden des Materials hält.
- Die Zerspanbarkeit wird auch anhand der Oberflächenbearbeitung beurteilt, d. h. ob eine Aufbauschneide vorhanden ist oder nicht, da zerspanbare Materialien diese Schneide nicht hinterlassen.
Dies sind jedoch keine völlig zuverlässigen Messmethoden. Die AISI hat ein Bewertungssystem auf der Grundlage von Drehversuchen entwickelt. Solche Bewertungen werden in Form von Prozentsätzen ausgedrückt.
Effiziente Bearbeitung für schwer zu bearbeitende Teile durch DEK
DEK bietet mit seiner Erfahrung und seinen fortschrittlichen Werkzeugen die Bearbeitung von Materialien verschiedener Art an. Wenden Sie sich also an uns, wenn es Materialien gibt, die schwer zu bearbeiten sind, aber eine wesentliche Voraussetzung für Ihr Projekt darstellen. Wir helfen Ihnen, diese Komponenten mit hoher Qualität, Präzision und Oberflächengüte herzustellen.
Schlussfolgerung
Die Bearbeitbarkeit ist einer der wichtigsten Aspekte bei der Herstellung, unabhängig davon, für welchen Industriezweig Sie das Bauteil benötigen. Die maschinelle Bearbeitung ist unerlässlich, damit die gewünschte Form erreicht wird.
