Materialegenskaper och påverkan på svarvning
-
Gjutjärn: Gjutjärn är en legering med hög kolhalt (2–4% C) och förekommer ofta som gråjärn eller segjärn. Materialet är sprött och kortspånande, vilket innebär att det bryter spånorna lätt tack vare grafiten i strukturen. Detta ger fördelen att spånor blir små och hanterbara utan att trassla. Grafiten fungerar även som smörjmedel under skärningen, vilket kan ge en stabil bearbetning. Å andra sidan är gjutjärn mcyket slitande de hårda kolpartiklarna (och eventuella sandrester från gjutprocessen) orsakar nötande verktygsslitage. Gjutjärn har relativt god skärbarhet och tål ganska höga matningar och skärhastigheter, men extremt höga hastigheter kan öka verktygsnötningshastigheten. Ofta kan man svarva gjutjärn utan skärvätska (torrt) tack vare grafitens självsmörjande egenskap, men dammet som uppstår bör hanteras (t.ex. med utsug eller kylvätskeflöde för att binda dammet). Generellt får man en matt yta vid svarvning av gjutjärn på grund av grafiten en egenskap hos materialet snarare än ett bearbetningsfel.
-
Stål: Stål är ett segt och mångsidigt material som kan variera stort i hårdhet och legering. Vid svarvning av olegerat konstruktionsstål (t.ex. C45) uppträder materialet relativt förutsägbart med medellånga, kontinuerliga spånor. Spånbildningen i stål är oftast långspånande, särskilt i segare stål, vilket innebär att spånor gärna bildar långa spiraler om de inte bryts av verktygets spånbrytare. Stål leder bort värme måttligt, så skärzonen kan bli het särskilt vid högre skärhastigheter eller vid bearbetning av rostfritt stål som har sämre värmeledning. Detta kan leda till att verktyget utsätts för höga temperaturer och snabbare slits om inte kylning används. I regel tål vanliga stål medelhöga skärhastigheter; en typisk hastighet för kolstål som C45 kan ligga runt 150-250 m/min med hårdmetallskär. Verktygsslitage i stål visar sig ofta som förslitning på eggarna på grund av den kombinerade effekten av värme och skärkrafter. Här är det viktigt med rätt verktygsbeläggning t.ex. TiN/TiCN-belagd hårdmetall för att motstå temperaturen och minska friktionen. Sammanfattningsvis kräver stål effektiv spånbrytning, anpassade skärdata och kylning för att ge bra resultat. Rostfria och höglegerade stål är svårare att bearbeta (segare och hårdare), vilket ökar verktygsslitaget och ställer ännu högre krav på verktyg och skärvätska.
-
Aluminium: Aluminium är en mjuk och lättskuren metall, men den har sina egna utmaningar. Materialet är mycket duktilt, vilket gör att spånorna blir långa och sammanhängande om man inte använder rätt spånbrytande geometrier. Aluminium är också värmeledande det sprider värmen snabbt men om skärhastigheten är för låg eller verktyget inte är tillräckligt vasst kan aluminium kleta fast på eggen (löseggsbildning) och ge dålig ytfinish. Därför kräver aluminium höga skärhastigheter och mycket vassa eggar för att undvika grader och påkletning. Faktum är att aluminium ofta kan svarvas i betydligt högre hastighet än stål ibland 2-3 gånger snabbare utan att verktyget tar skada, tack vare materialets lägre skärmotstånd. Verktygsslitage vid svarvning i ren aluminium är normalt lågt (hårdmetallskär kan hålla länge), men vid legeringar med hög kiselhalt (t.ex. gjuten aluminium med ~10-13% Si) ökar nötningen drastiskt. Sådana slitande aluminiumlegeringar kräver hårdare, gärna belagda, verktyg för längre livslängd. Sammanfattningsvis är aluminium lättbearbetat under förutsättning att man använder rätt verktyg (skärpa och geometri) och tillräcklig skärhastighet samt oftast skärvätska för att få en ren yta utan att material fastnar på verktyget.


