金属材料が異なると切断方法がどのように異なりますか?

金属切削では、さまざまな被削材があり、材質によって切削形成や除去特性も異なります。 異なる素材の特性をどうやって把握すればよいのでしょうか？ ISO規格の金属材料は6種類に分類されており、それぞれ加工性などの特徴が異なります。 この記事ではそれらを個別にまとめます。
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焼き入れ鋼

異なる材質の切断特性
01-P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。
・鋼は非焼入れ焼戻し鋼、焼入れ焼戻し鋼（硬度400HBまで）のいずれも可能です。
・鋼とは鉄（Fe）を主成分とした合金です。 溶解プロセスを経て製造されます。
-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。

金属切削の範囲内で、P グループは複数の異なる産業分野をカバーする最大の材料グループです。
この材料は通常、連続的で比較的均一なチップを形成できる長いチップ材料です。 チップの具体的な形状は通常、炭素含有量によって異なります。
- 低炭素含有量=丈夫で粘性のある素材。
- 炭素含有量が高い=脆性材料。
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安定しています。
●低炭素鋼は粘性があり、鋭い切れ味が求められます。
-単位切削抵抗 kc: 1500-3100 N/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。

 

02-M ステンレス鋼
ステンレス鋼とは何ですか?
-ステンレス鋼は、最小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です (最大 0.01% 程度)。
-主な合金は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 では、ほとんどのアプリケーションは石油とガス、パイプ継手、フランジ、加工産業、製薬産業に属します。
不規則なフレーク状の切りくずを形成するため、普通鋼に比べて切削力が高くなります。 ステンレス鋼にはさまざまな種類があります。 切りくず破壊性能（容易に破壊できるものから、ほとんど破壊できないものまで）は、合金の特性と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、オーステナイトや二相では困難です。
-単位切削抵抗: 1800-2850 N/mm2
・加工中は高い切削抵抗、切りくず堆積、熱、加工硬化が発生します。

 

03-K 鋳鉄
鋳鉄とは何ですか?
-鋳鉄には主にねずみ鋳鉄(GCI)、ダクタイル鋳鉄(NCI)、ダクジュラー鋳鉄(CGI)の3種類があります。
-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％）を持っています。
-炭素含有量は、オーステナイト相中のCの最大溶解度である2％を超えます。
-Cr（クロム）、Mo（モリブデン）、V（バナジウム）の添加により炭化物が形成され、強度と硬度が向上しますが、被削性は低下します。

Kグループは主に自動車部品、機械製造、製鉄業界で使用されています。
材料の切りくずの形成は、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、粉末に似た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り、後者には鋼に似た切りくずが含まれることが多いことに注意してください。
処理特性:
●ショートチップ材です。
●あらゆる使用条件において優れた切りくず処理を実現します。
-単位切削抵抗: 790-1350 N/mm2
・高速で加工すると摩耗が発生します。
●中程度の切削抵抗です。

 

04-N 非鉄金属
非鉄金属材料とは何ですか？
-このカテゴリには、非鉄金属および硬度 130 HB 未満の軟金属が含まれます。
-最大部分はシリコン(Si)を約22%含む非鉄金属(Al)合金で構成されています。
-銅、青銅、真鍮。

Nグループは航空機製造業とアルミ合金製自動車ホイールメーカーが多数を占めている。
mm3 (立方インチ) あたりに必要な電力は低いですが、高い金属除去率を達成するには、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）は粘性があり、鋭利な刃先を使用する必要があります。
-単位切削抵抗: 350-700 N/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。

 

05-S 耐熱合金
耐熱合金とは何ですか？
- 耐熱合金 (HRSA) には、多くの高合金鉄、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: 鉄系、ニッケル系、コバルト系
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（コバルトが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。

加工が難しい S グループ材料は、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、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（鋸歯状切りくず）。
-セラミックスの場合はマイナスのリード角が必要ですが、超硬合金の場合はプラスのリード角が必要です。
-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
●要求される切削力と動力は非常に高いです。

 

06-H 硬化鋼
焼き入れ鋼とは何ですか?
-加工の観点から見ると、焼き入れ鋼は最小のグループです。
-This group includes quenched and tempered steel with a hardness>45-65 HRC。
- 通常、旋削される硬質部品の硬度範囲は 55-68 HRC の間です。

グループ H の焼入鋼は、自動車産業およびその下請け企業、機械製造および金型事業など、さまざまな業界で使用されています。
通常、連続的な赤熱したチップ。 この高温は kc1 値を下げるのに役立ちますが、これはアプリケーションの問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。
-マイナスフロントコーナーが必要です。
-単位切削抵抗: 2550-4870 N/mm2
●要求される切削力と動力は非常に高いです。