Metale i nauka o materiałach dla techników przemysłowych

Metal w przedmiocie określa znacznie więcej niż myślisz. Określa, które ostrze powinieneś użyć, jak szybko możesz ciąć, jak spód się łamie, i jak wygląda powierzchnia na koniec. Technik przemysłowy, który zna materiały, może przewidzieć problemy, zanim się pojawią — i zmienia dane cięcia zamiast zgadywać, gdy coś pójdzie nie tak.

Stal jest stopem żelaza i węgla, a zawartość węgla ma duże znaczenie: im więcej węgla, tym twardsza i krucha staje się stal. Zwykła stal konstrukcyjna jest stosunkowo łatwa w obróbce i jest używana do wszystkiego, od części maszyn do okucia. Stal stopowa, gdzie dodany jest na przykład chrom, nikiel lub molibden, ma ulepszone właściwości takie jak wytrzymałość, ciągliwość lub odporność na zużycie, ale często wymaga ostrych narzędzi skrawających i bardziej ostrożnych danych skrawających. Stal hartowana stawia jeszcze większe wymagania — tutaj często pracuje się z narzędziami zwęglonymi lub ceramicznymi, ponieważ zwykły skrawnik stalowy szybko się tępi.

Aluminium waży około jedną trzecią stali i dobrze przewodzi ciepło, co czyni go idealnym do części, gdzie waga ma znaczenie, np. w transporcie i lotnictwie. Materiał jest miękki w porównaniu ze stalą, co oznacza, że zazwyczaj możesz ciąć szybciej, ale aluminium ma również tendencję do »przywierania« do ostrza, jeśli geometria i parametry skrawania nie pasują. Dlatego używane są ostrza z ostrymi kątami skrawania i często obfitym chłodzeniem, dzięki czemu wióra łatwo się ześlizguje zamiast budować się na narzędziu.

Zgodnie ze standardem DS/EN 10088-1 stal może być najpierw zwana nierdzewną, gdy zawiera co najmniej 10,5 procent chromu i co najwyżej 1,2 procent węgla. Chrom tworzy niewidoczną, samoznowną warstwę utleniającą na powierzchni, która chroni przed rdzą. Wiele gatunków ma ponadto nikiel i molibden, gdzie wysokie zawartość molibdenu daje tak zwane gatunki odporne na kwasy, które wytrzymują bardziej agresywne środowiska. Minusem obróbki jest to, że stal nierdzewna jest często wysoka i drażni się na powierzchni podczas cięcia, co wymaga stabilnych danych cięcia, ostrych noży i dobrego chłodzenia - inaczej szybko pojawiają się uszkodzenia cieplne i zła powierzchnia.

Mosiądz to stop miedzi i cynku i jest znany z tego, że jest łatwy do obróbki z piękną, błyszczącą powierzchnią — jest używany między innymi do osprzętu, zaworów i części precyzyjnych. Czysty miedź przewodzi prąd i ciepło wyjątkowo dobrze i jest zatem zwłaszcza używany do elementów elektrycznych i wymienników ciepła, ale jest miększy i może być bardziej wymagający do cięcia czysto, ponieważ łatwo się rozmasa na narzędzie zamiast łamać się w ładne wiór.

Wiele stopów stalowych może znacznie zmienić właściwości dzięki obróbce cieplnej. Hartowanie czyni stal twardszą i bardziej odporną na zużycie poprzez szybkie chłodzenie z wysokiej temperatury, podczas gdy następne wyżarzanie dostosowuje równowagę między twardością a zginalnością, dzięki czemu część nie staje się zbyt krucha. Niektóre części są obrabiane przed hartowaniem, inne wymagają ostatecznego, bardzo precyzyjnego szlifowania lub finalizacji po hartowaniu, ponieważ część może 'pracować' się o włos podczas procesu. Znajomość stanu materiału — wyżarzonego, hartowanego lub wytartego — jest niezbędna do wyboru prawidłowych parametrów cięcia.

“Ta sama tokarnia, to samo skrawadło i te same obroty dają całkowicie różne rezultaty, w zależności od tego, czy element jest aluminium, miękką stalą czy hartowaną stalą nierdzewną. Materiał jest niewidzialnym wspólnym graczem w każdym przetwarzaniu.”