Skip to main content

Design er vigtigt – Maksimering af ydelse i alle typer bearbejdningsmaskiner

Rustfrit stål har længe været en af de vigtigste bearbejdningsmaterialer. Produkter i rustfrit stål er almindelige overalt: i turbomaskiner, køkkengrej, rumfartsteknik, kirurgi, olie og gas samt fødevareindustri. En så bred anvendelse af rustfrit stål forklares med materialets vigtigste egenskab - dets modstandsdygtighed overfor korrosion.
"Rustfrit" og "korrosions" stål anvendes generelt synonymt sammen med andre udtryk, såsom rustfast stål, inox stål og ikke-ætsende stål.
Rustfrit, der oprindeligt betyder "fri for røde rustpletter", blev udviklet som et resultat af jernoxidering. Korrosion er forårsaget af kemiske og fysisk-kemiske reaktioner. Der findes forskellige typer korrosion.
Rustfrit stål kan opdeles i følgende grupper i henhold til deres vigtigste funktionelle egenskaber:
• Korrosionsbestandigt stål - modstandsdygtigt over for korrosion under normale forhold
• Oxiderings- eller rustbestandigt stål - modstandsdygtigt over for korrosion under høje temperaturer i aggressive miljøer
• Varmebestandigt eller højtemperaturstål, der ikke ændrer styrke under høj temperaturbelastning

Derfor kan korrosionsbestandigt stål betragtes som en type rustfrit stål. De funktionelle egenskaber ved disse rustfrie stålgrupper bestemmer valget af stålkvalitet som materiale til design af skærende værktøj. For en producent, der er involveret i bearbejdning af rustfrit stål, er nøgleparameteret bearbejdelighed. Bearbejdeligheden af rustfrit stål relaterer sig til stålindhold og struktur. Derfor klassificeres rustfrit stål efter følgende typer:
• Krom rustfrit stål
- Ferritisk
- Martensitisk og ferritisk-martensitisk
• Krom-nikkel rustfrit stål
- Austenitisk og superaustenitisk
- Duplex (ferritisk-austenitisk)

Derudover er der en separat kategori af dispersionshærdende (PH) rustfrit stål, som kan være både martensitisk og semi-austenitisk.
Rustfrit stål tilhører den ene eller den anden type, som muliggør estimering af bearbejdelighed og valg af det nødvendige skærende værktøj. Ved design af skærende værktøj er typen af rustfrit stål en vigtig faktor til dannelse af skæregeometri, valg af værktøjsmateriale (især hårdmetalkvalitet), og beslutning om tilførsel af kølevæske.
Ud fra et bearbejdnings-synspunkt er ferritisk og martensitisk rustfrit stål meget lig højtlegeret stål. Derfor klassificerer standard ISO 513, som specificerer hovedgrupperne af applikationer til skærende værktøjer, ferritisk og martensitisk rustfrit stål som ISO P. Imidlertid er situationen med austenitisk, duplex, og PH-stål totalt anderledes. Disse typer rustfrit stål har dårlig bearbejdelighed og deres bearbejdning er specificeret som ISO M.
Bearbejdelighed påvirkes også af varmebehandling. Ved skæring i ISO M rustfrit stål fungerer en skærkant under tung belastning på grund af materialets lave bearbejdelighed.
• Når man starter med dårlig varmeledning af sådant stål - forårsager en høj temperatur termisk revnedannelse.
• Selvhærdning på grund af materialedeformation under bearbejdning fører til plastisk deformation og brud.
• Høj materialestyrke resulterer i intens træthedsslitage og brud.
• Tendensen med at materialet klæber, bidrager til løsægsdannelse.

ISO S-gruppen af applikationer omfatter bearbejdning af højtemperatur superlegeringer (HTSA), titanium, og titaniumlegeringer. Blandt en lang række HTSA er der jernbaserede legeringer, der faktisk er varmebestandigt rustfrit stål, og deres bearbejdelighed lader meget tilbage at ønske.
Derfor er rustifrit stål en hel klasse af bearbejdningsmaterialer, der adskiller sig efter indhold, egenskab og bearbejdelighed. Bearbejdning i rustfrit stål kræver værktøjer, der varierer i skæregeometri og værktøjsmateriale, som dækker tre hovedgrupper af anvendelser: ISO P, M, og S.
Metalindustrien har brug for mere og mere effektive værktøjer til bearbejdning i rustfrit stål, og producenter af skærende værktøjer søger konstant efter et passende svar på den voksende industrielle efterspørgsel. Til trods for en lang historie med bearbejdning i rustfrit stål, stræber productenter af skærende værktøjer efter at finde nye kilder til innovative udviklinger og forbedring af eksisterende løsninger. De nyeste produkter fra ISCAR, en af verdens førende producenter af skærende værktøjer, støtter klart denne konklusion.

Drejende værktøjer
Baseret på indsamlede erfaringer har ISCAR udviklet tre nye spånbrydere til ISO drejeplatter. Spånbryderne, som bestemmer profilen på en plattes spånvinkel, har betegnelsen R3M, M3M og F3 og specificerer de vigtigste anvendelsesområder: skrub, medium-duty, og slet drejning i rustfrit stål. De anvendes på både negative og positive drejeplatter. Typiske træk ved spånbryderne er en specielt formet deflektor for bedre spånafgang og en bølget overflade for at forhindre chip hammering. 3D modellering af spånstrømmen bidrog i høj grad til formgivningen af deflektoren under designfasen. For at hjælpe med at identificere spånbryderen, er der indgraveret kontur omkring hullet i platten, og hver spånbryder er kendetegnet ved antal konturkurver.
Ifølge ISCAR-eksperter kan de nye spånbrydere i kombination med de mest avancerede hårdmetal kvaliteter med ISCARs SUMOTEC belægning give højere ydelse og forlænget standtid.
Inden for den metalbearbejdende industri er Swiss-type maskinværktøjer meget populære ved fremstilling af mindre dele i rustfrit stål, specielt til luftfart og medicinalprodukter. De nyligt introducerede platter til indstik og drejning med en ny NX spånbryder, som blev tilføjet til ISCARs SWISSCUT INNOVAL linje, er udviklet specielt til disse bearbejdningsværktøjer. Den nye spånbryder forbedrer spånkontrollen ved bearbejdning i rustfrit stål betydeligt. Som i foregående tilfælde lettede en 3D modellering af spånstrømmen med at finde den optimale spånbryderfacon.
Til afstik og indstik har ISCAR introduceret to nye hårdmetalkvaliteter med PVD TiAlN belægning til bearbejdning i rustfrit stål: IC1010 for medium til høje skærehastigheder og IC1030 for lave til medium skærehastigheder.

Roterende værktøjer
Et skærende værktøjs tekniske muligheder bestemmes i store træk af dets egenskaber. Ved boring i rustfrit stål har mange af de seneste ISCAR-udviklinger været rettet imod at skabe bedre værktøjsmateriale, hvilket har resulteret i to nye hårdmetalkvaliteter: IC806 og IC5500. IC806 med PVD belægning er hovedsageligt beregnet til dybhulsboring i vanskeligt bearbejdeligt, varmeresistent rustfrit stål (ISO S og ISO M grupper), mens IC5500, som både består af et nyt substrat og en CVD belægning, sikrer høj ydelse ved boring af ferritisk og martensitisk rustfrit stål (ISO P gruppe).
De imponerende resultater af hårdmetalkvaliteten IC5500 ved boring havde en direkte indflydelse på udvidelsen af anvendelsesområdet for kvaliteten, og blev senere indarbejdet i de vendbare skær i fræselinjen. Familien af fræsere med runde skær er for nylig blevet udvidet med nye værktøjer bereget til bearbejdning af profiloverflader, specielt arbejdsfladerne på vingerne i turbomaskiner. De nye skær fås i to designversioner. Den første version, som er fremstillet af kvalitet IC5820, er beregnet til bearbejdning i austenitisk, duplex og dispersionshærdet rustfrit stål (ISO M og ISO S grupper). Den anden version, som er fremstillet af kvalitet IC5500, er beregnet til fræsning i ferritisk og martensitisk stål (ISO P gruppen). Anvendelse af kvalitet IC5500, som er velprøvet til boreopgaver, som materiale til de runde platter, giver betydeligt øgede skærehastigheder.
En interessant løsning til forbedring af ydeevne ved bearbejdning af austenitisk, duplex og dispersionshærdet rustfrit stål (ISO M og ISO S grupper) er repræsenteret af den nyligt udviklede familie af massive hårdmetal endefræsere med 5 spånkanaler. Endefræserne anvender det vibrationsdæmpende princip og er inddraget i ISCARs chatterfree produkter - variabel fortanding og forskellige snoede spånkanaler. Endefræserne er fremstillet af en ny PVD belagt hår submicron hårdmetalkvalitet IC608. Kombinationen af den vibrationsfrie tilgang, en forstærket tilspidset kerne og den avancerede slidstærke kvalitet i endefræser designet gav en bemærkelsesværdig forøgelse af værktøjets levetid.

Effektiv køling – Et trin mod succes
I vanskeligt bearbejdeligt rustfrit stål er effektiv kølevæsketilførsel i mange tilfælde en faktor i optimering af ydelse. TANGSLIT fræserne med kølekanaler rettet mod hver skærkant, som blev lanceret i løbet af de sidste par år, giver kunden en rimelig løsning på dette. Fræserne, som passer til enten lavt (op til 10 bar) eller højt (op til 340 bar) kølemiddeltryk, opnår stigende skærehastigheder på op til 50% og sikrer effektiv spånafgang og forbedret overfladefinish.
For at imødekomme de stigende krav til bearbejdning med højtryks kølemiddelforsynning, har ISCAR tilføjet nye adaptere med indvendige kølekanaler til gevindværktøjer. Adapterne bærer meget økonomiske platter med 10 skærehjørner.
Kravet om mere og mere effektive værktøjer til bearbejdning af rustfrit stål kræver et passende svar fra producenten af skærende værktøjer. Høj kompetence og ekspertice ganget med innovativt initiativ er det afgørende punkt her - og vejen til fremskridt. ISCAR forbliver beslutsom og vil fortsat følge denne opskrift ved fremtidige udviklinger.


fig1


fig2


fig3


fig3