Forgácsolhatóság

A forgácsolhatóság a munkadarab anyagminőségével összefüggő komplex jellemző, amely a forgácsolás közbeni viselkedésének és a műveletben előállított felület minőségének megítélésére vagy minősítésére szolgál.

A fenti definíció az alábbi részleteket tartalmazza:

• munkadarab anyagminőség az anyag szabványos jelére valamilyen jól ismert szabvány (rendszerint DIN/ISO/MSZ) szerint, vegyi összetételére (százalékos ötvözőtartalmát, mikroadalékolását illetve szennyezőinek még elfogadható arányát), hőkezeltségére (a szokásos szilárdsági és/vagy keménységi jellemzőkkel megadva) és az előgyártás módjára utal;

• a komplex jelleg azt fejezi ki, hogy egyetlen jellemzőt kiragadni a forgácsolhatóság jellemzésére nem tanácsos;

• a forgácsolás közbeni viselkedés azt jelenti, hogy  egyszerre kell a különböző jellemzőket figyelni (például erőhatások, anyagleválasztási sebesség, a szerszámot ért koptató hatás stb.);

• a forgácsolhatóság fogalmába tartozik még a műveletben előállított felület minőségét kifejező, különböző jellemzők (pontosság, mikrogeometria, rétegtulajdonságok stb.) sokasága;

• forgácsolhatóság megítélése tapasztalati (kvalitatív) úton, verbálisan történik és általában négy tényezőre vonatkozik. Általánosságban jól (kedvezően) forgácsolható az az anyag, amely kis erőkkel, kedvező forgácsalak képződése közben, megfelelő felületi érdességgel munkálható még, miközben a szerszám éltartóssága is kedvező;

• a forgácsolhatóság minősítése műszeres mérésekkel alátámasztva, kvantitatív úton történik. A minősítés fő és kiegészítő jellemzők meghatározását foglalja magában (1. ábra).

1. ábra. A forgácsolhatóság befolyásoló tényezői és  jellemzői

A forgácsolhatóság fő jellemzői a kopásra épülő éltartam, következően az éltartam kettős természetéből. A kiegészítő jellemzők egy része a forgácsolás termelékenységével kapcsolatos: pl. a forgácsolási hőmérséklet, az anyagáram  (percenként leválasztott forgácstérfogat) stb., más része a munkadarab minőségével függ össze (forgácsolóerő, felületi érdesség, forgácsalak).

A forgácsolhatóság befolyásoló tényezőit (ok-okozati, ún. Ishikawa) diagram formájában rendszerezi a 2. ábra.

2. ábra. A forgácsolhatóság befolyásoló tényezőinek ok-okozati diagramja

A minősítéssel meghatározott forgácsolhatóság számszerűsítése kétféleképp történhet:

• abszolút mérőszámokkal. A forgácsolhatóság különféle jellemzői fejezhetők így ki, például az éltartam adata percben (meghatározott kopáskritérium esetén), a forgácsolóerő értéke Newtonban (valamilyen forgácsolási körülmények között) és így tovább.

• relatív értékek képzésével. A forgácsolhatóság különféle jellemzőinek olyan meghatározása történik, amelyben a vizsgált anyagminőséget (jelölje például "X") valamely etalon minőségű és állapotú anyagminőséghez (jelölje például "E") viszonyítjuk. Amennyiben a  vizsgált "X" minőség  kedvezőbben  forgácsolható, mint  az etalon, akkor egynél kisebb arányszám kapható. Íme, néhány példa a relatív értékekre:

  • forgácsolóerő: ha a közismert C60 acél esztergálása különböző hőkezeltségi  állapotban történik  (vc=200 m/min, a=3 mm, f=0,3 mm):

• • érdesség: ha például a C60 acél esztergálása (vc=200 m/min, a=3 mm, f=0,3 mm adatokkal) különböző hőkezeltségi  állapotban történik:

    

• A forgácsolhatósági index valamely kitüntetett forgácsolhatóság jellemző (leginkább az éltartam) relatív értékekkel kifejezett arányát mutatja. A 3. ábra a forgácsolhatóságot mutatja különféle karbontartalmú acélok esetén. 

3. ábra. Különböző karbontartalmú acéloknál elérhető relatív sebességek az AISI szabvány szerint

Megállapítható, hogy C = 0,4% tartalom mellett legjobb a forgácsolhatóság (akár ötvözetlen, akár gyengén ötvözött acélról van is szó).

Az ötvöző és szennyező tartalom szintén befolyásolja a forgácsolhatóság értékeit. A különböző ötvözőtartalmú acéloknál például az ún. szénegyenérték meghatározására törekszenek. Egy lehetséges megoldást mutat a 4. ábra (Ito-Bessyo diagram).

4. ábra. A szénegyenérték megállapítása Ito és Bessyo szerint

Megállapítható az, hogy az ötvözött acélok forgácsolhatósága legjobb 0,2 - 0,35% szénegyenérték között. Erre a rögzített éltartamhoz (pl. T=30 min) tartozó (a diagram jobboldali tengelyén feltüntetett) legnagyobb forgácsolósebességek utalnak.

A forgácsolhatósági anyagcsoportok

A forgácsolás közben hasonlóan viselkedő, ötvözőtartalmukban rendszerint csekély különbséget mutató anyagok forgácsolhatóság anyagcsoportokat alkotnak. Először a forgácsolási adatbankok fejlesztésében játszottak szerepet, majd később a nevesebb szerszámgyártó cégek alakították ki saját rendszereiket. Az anyagcsoportok létrehozására azért volt szükség, mert a nemzeti szabványokban olyan sokféle anyagminőség szerepel, hogy egyenként lehetetlen (illetve nem kifizetődő) a forgácsolhatóságuk megállapítása. Ezért azt a módszert követték, hogy minden csoportra meghatároztak néhány ún. vezértípust, és csak a kiválasztottakon végezték el a részletes vizsgálatokat.