Metaller og materialelære for industriteknikere
Stål, aluminium, rustfrit og messing — hvordan materialet bestemmer værktøj, skærdata og resultat
Metallet i emnet bestemmer meget mere end du tror. Det afgør, hvilket skær du skal bruge, hvor hurtigt du kan skære, hvordan spånen brydes, og hvordan overfladen bliver til sidst. En industritekniker, der kender materialerne, kan forudse problemer, før de opstår — og retter skærdata i stedet for at gætte sig frem, når noget går galt.
§Stål — fagets arbejdshest
Stål er en legering af jern og kulstof, og kulstofindholdet har stor betydning: jo mere kulstof, jo hårdere og mere sprødt bliver stålet. Almindeligt konstruktionsstål er relativt let at bearbejde og bruges til alt fra maskindele til beslag. Legeret stål, hvor der er tilsat fx krom, nikkel eller molybdæn, får forbedrede egenskaber som styrke, sejhed eller slidstyrke, men kræver ofte skarpere skær og mere forsigtige skærdata. Hærdet stål stiller endnu større krav — her arbejder man ofte med hårdmetal- eller keramikskær, fordi almindeligt stålskær hurtigt bliver sløvt.
§Aluminium — let og hurtigt at bearbejde
Aluminium vejer omkring en tredjedel af stål og leder varme godt, hvilket gør det oplagt til dele, hvor vægt betyder noget, fx inden for transport og flyindustri. Materialet er blødt sammenlignet med stål, og det betyder, at du typisk kan skære hurtigere, men aluminium er også tilbøjeligt til at ‘klæbe’ til skæret, hvis geometri og skærdata ikke passer. Derfor bruges skær med skarpe skærvinkler og ofte rigelig kølesmøring, så spånen glider let væk i stedet for at bygge kant på værktøjet.
§Rustfrit stål — korrosionsbestandighed har en pris
Ifølge standarden DS/EN 10088-1 kan et stål først kaldes rustfrit, når det indeholder mindst 10,5 % krom og højst 1,2 % kulstof. Kromet danner et usynligt, selvreparerende oxidlag på overfladen, som beskytter mod rust. Mange kvaliteter er desuden tilsat nikkel og molybdæn, hvor et højt molybdænindhold giver de såkaldt syrefaste kvaliteter, der tåler mere aggressive miljøer. Bagsiden ved bearbejdning er, at rustfrit stål ofte er sejt og hærder i overfladen under skæring, hvilket kræver stabile skærdata, skarpe skær og god køling — ellers opstår hurtigt varmeskader og dårlig overflade.
§Messing og kobber — gode til finmekanik og elektrisk ledning
Messing er en legering af kobber og zink og er kendt for at være let at bearbejde med en flot, blank overflade — det bruges bl.a. til beslag, ventiler og finmekaniske dele. Rent kobber leder strøm og varme exceptionelt godt og bruges derfor især til elektriske komponenter og varmevekslere, men det er blødere og kan være mere krævende at skære rent, fordi det let smører sig ud over værktøjet i stedet for at brydes i pæne spåner.
| Materiale | Karakteristiske egenskaber | Typisk brug |
|---|---|---|
| Konstruktionsstål | Solidt, relativt let at bearbejde, god svejsbarhed | Maskindele, beslag, stålkonstruktioner |
| Legeret/hærdet stål | Høj styrke og slidstyrke, kræver hårdere skær | Aksler, tandhjul, sliddele |
| Aluminium | Let, god varmeledning, blødt | Fly- og transportdele, kabinetter |
| Rustfrit stål (≥10,5 % Cr) | Korrosionsbestandigt, sejt, hærder i overfladen | Fødevare-, medico- og procesindustri |
| Messing | Let at bearbejde, blank overflade | Beslag, ventiler, finmekanik |
| Kobber | Fremragende leder af strøm og varme, blødt | Elektriske komponenter, varmevekslere |
§Varmebehandling og hærdning
Mange stållegeringer kan ændre egenskaber markant ved varmebehandling. Hærdning gør stålet hårdere og mere slidstærkt ved hurtig afkøling fra høj temperatur, mens en efterfølgende anløbning justerer balancen mellem hårdhed og sejhed, så delen ikke bliver for sprød. Nogle dele bearbejdes færdigt før hærdning, andre kræver en afsluttende, meget præcis slibning eller finbearbejdning efter hærdning, fordi delen kan ‘arbejde’ sig en anelse under processen. At kende materialets tilstand — blødglødet, hærdet eller anløbet — er afgørende for at vælge de rigtige skærdata.
“Den samme drejebænk, det samme skær og de samme omdrejninger giver vidt forskellige resultater, alt efter om emnet er aluminium, blødt stål eller hærdet rustfrit. Materialet er den usynlige medspiller i enhver bearbejdning.”