Roestvrij staal wordt veel gebruikt in de metaalbewerking en is vaak te vinden in voedselverwerkingsapparatuur, medische apparaten, auto-onderdelen, chemische apparatuur en precisie-machines. In vergelijking met gewoon koolstofstaal is roestvrij staal echter veel moeilijker te bewerken tijdens draaibewerkingen. In veel werkplaatsen leidt het bewerken van roestvrij staal vaak tot problemen zoals snelle gereedschapslijtage, een slechte oppervlakteafwerking, trillingen, instabiele afmetingen en moeilijke spaanafvoer. Als de snijparameters en de gereedschapskeuze niet geschikt zijn, kunnen ook werkverharding en afbrokkeling van het gereedschap gemakkelijk optreden. Inzicht in de veelvoorkomende problemen bij het draaien van roestvrij staal helpt de bewerkingsefficiëntie en de werkstukkwaliteit te verbeteren.
Waarom is roestvrij staal moeilijk te bewerken?
De moeilijkheid van het bewerken van roestvrij staal hangt nauw samen met de fysieke eigenschappen van het materiaal. In vergelijking met gewoon staal genereert roestvrij staal meer warmte en biedt het meer snijweerstand tijdens de bewerking, waardoor er hogere eisen worden gesteld aan de snijgereedschappen en de stijfheid van de machine.
Sterke materiaaltaaiheid
Roestvrij staal heeft een hoge taaiheid, waardoor spaanbreuk tijdens snijbewerkingen moeilijk is. Spaantjes hebben de neiging om lange, aaneengesloten strengen te vormen die zich gemakkelijk om het gereedschap en het werkstuk wikkelen.
Veel voorkomende bijwerkingen zijn:
- Moeilijke chipafvoer
- Verhoogde gereedschapstemperatuur
- Krassen op het oppervlak van het werkstuk.
- Verminderde bewerkingsstabiliteit
Dit probleem wordt nog duidelijker merkbaar bij het bewerken van diepe gaten en het draaien van slanke assen.
Slechte thermische geleidbaarheid
Roestvrij staal heeft een lagere warmtegeleidingscoëfficiënt dan gewoon koolstofstaal, waardoor snijwarmte moeilijk snel kan worden afgevoerd.
Een grote hoeveelheid warmte concentreert zich rondom:
- Het snijvlak
- Het snijcontactoppervlak
- Het oppervlak van het werkstuk
Deze situatie versnelt de slijtage van het gereedschap en verhoogt het risico op afbrokkeling van de snijkant.
Zware werkverharding
Roestvrij staal ondergaat gemakkelijk werkverharding tijdens de bewerking. Wanneer het snijgereedschap herhaaldelijk over het werkstukoppervlak wrijft, neemt de hardheid van het materiaal geleidelijk toe.
Na het optreden van werkverharding kunnen de volgende problemen optreden:
- Verhoogde snijweerstand
- Snellere gereedschapsslijtage
- Slechte oppervlakteafwerking
- Dimensionale instabiliteit
Dit probleem wordt ernstiger wanneer de zaagdiepte te klein is.
Veelvoorkomende problemen bij het draaien van roestvrij staal
Tijdens het draaien van roestvrij staal ontstaan vaak diverse typische bewerkingsproblemen. Als de bewerkingsomstandigheden niet tijdig worden aangepast, kan de productie-efficiëntie aanzienlijk afnemen.
Snelle gereedschapsslijtage
Bij het bewerken van roestvrij staal ontstaan hoge snijtemperaturen, terwijl het materiaal zelf sterke hechtende eigenschappen heeft. Hierdoor is de levensduur van het gereedschap doorgaans korter dan bij het bewerken van gewoon staal.
Veelvoorkomende slijtageomstandigheden zijn onder andere:
- Snelle flankslijtage
- Snijkantsnijden
- Kraterslijtage op het harkvlak
- afbladderende coating
Gereedschapslijtage wordt nog ernstiger bij bewerkingen op hoge snelheid.
Opgebouwde randformatie
Tijdens het bewerken van roestvrij staal hecht het materiaal zich gemakkelijk aan de snijkant en vormt een opbouwrand.
Deze situatie kan leiden tot:
- Scheuren in het oppervlak van het werkstuk.
- Instabiele afmetingen
- Abnormaal snijgeluid
- Ongelijkmatige snijkracht op het gereedschap
Als de opgebouwde rand herhaaldelijk afbrokkelt, kan dit ook krassen op het werkstukoppervlak veroorzaken.
Ernstige trillingsproblemen
Roestvrij staal genereert relatief grote snijkrachten. Als de stijfheid van de machine onvoldoende is of de gereedschapsoverhang te lang is, kunnen er gemakkelijk trillingen ontstaan.
Na het optreden van trillingen zijn veelvoorkomende problemen onder andere:
- Golving van het oppervlak
- Toegenomen bewerkingsgeluid
- Verminderde dimensionale nauwkeurigheid
- Verkorte levensduur van het gereedschap
Dit probleem wordt vooral duidelijk bij het bewerken van dunne assen.
Hoe de stabiliteit van het draaien van roestvrij staal te verbeteren
Hoewel het bewerken van roestvrij staal lastig is, kunnen de stabiliteit en de bewerkingskwaliteit aanzienlijk worden verbeterd door de juiste aanpassingen.
Selecteer geschikte gereedschapsmaterialen.
Voor de bewerking van roestvrij staal zijn doorgaans snijplaten met een hoge hittebestendigheid nodig.
Veelgebruikte gereedschappen zijn onder andere:
- Gecoate hardmetalen wisselplaten
- Inzetstukken speciaal ontworpen voor roestvrij staal
- Inzetstukken met hoge taaiheid
De spaanhoek van het wisselplaatje wordt vaak scherper ontworpen om de snijweerstand te verminderen.
Optimaliseer snijparameters
Tijdens de bewerking van roestvrij staal moeten de snijparameters stabiel blijven.
Verspaningsbewerkingen omvatten doorgaans:
- Regeling van de snijsnelheid
- Vermijd te kleine zaagdieptes.
- Het continu blijven snijden
- Het verminderen van onnodige wrijving tijdens stationair draaien.
Te hoge parameters kunnen leiden tot afbrokkeling van het gereedschap, terwijl te lage parameters de werkverharding kunnen verhogen.
Verbeterde koeling en spaanafvoer
Koelvloeistof is van cruciaal belang bij de bewerking van roestvrij staal.
Effectieve koeling kan:
- Lagere temperatuur van de gereedschapspunt
- Verminder de vorming van ophopingen aan de randen.
- Verbeter de levensduur van gereedschap
- Verbeter de kwaliteit van de oppervlakteafwerking.
Tegelijkertijd moet de afvoer van de spanen soepel verlopen om te voorkomen dat de spanen in elkaar verstrikt raken.
Verschillen in bewerking tussen roestvrijstaalsoorten
Verschillende soorten roestvrij staal vertonen ook aanzienlijke verschillen in bewerkingsprestaties. Tijdens de daadwerkelijke bewerking moeten gereedschappen en parameters worden aangepast aan de materiaaleigenschappen.
Austenitisch roestvrij staal
Austenitische roestvrijstalen zoals 304 en 316 worden het meest gebruikt.
De bewerkingseigenschappen omvatten:
- Hoge taaiheid
- Sterke neiging om gereedschap te blijven gebruiken
- Zware werkverharding
- Moeilijke chipafvoer
Scherpe snijgereedschappen en stabiele koelomstandigheden zijn van bijzonder belang.
Martensitic roestvrij staal
Martensitisch roestvrij staal heeft een relatief hoge hardheid.
Veelvoorkomende problemen bij machinale bewerking zijn onder andere:
- Snelle slijtage van gereedschap
- Hoge snijweerstand
- Verhoogd risico op afbrokkeling van de randen
Meestal zijn slijtvastere snijgereedschappen nodig.
Ferritisch roestvrij staal
Ferritisch roestvrij staal heeft over het algemeen een betere bewerkbaarheid.
Vergeleken met austenitisch roestvast staal:
- Werkverharding is lichter
- De snijweerstand is lager.
- Het verwijderen van chips is eenvoudiger.
Desondanks blijft het beheersen van de gereedschapstemperatuur belangrijk tijdens hogesnelheidsbewerkingen.
Veelvoorkomende fouten bij het draaien van roestvrij staal
Veel metaalbewerkingsbedrijven hanteren dezelfde parameters voor roestvrij staal als voor gewoon staal, wat de bewerkingsproblemen vaak verergert.
Veelvoorkomende fouten zijn onder andere:
- De zaagdiepte is te klein ingesteld.
- Doorgaan met bewerken met versleten gereedschap
- Onvoldoende koelvloeistofaanvoer
- Langdurig continu snijden op hoge snelheid
- Het niet tijdig verwijderen van spanen
Sommige operators verlagen opzettelijk de snijsnelheid om gereedschapslijtage te verminderen, maar extreem lage snelheden kunnen ook leiden tot opbouw van materiaal aan de snijkant en werkverharding. Bij het bewerken van roestvrij staal zijn stabiele en continue snijomstandigheden vereist, in plaats van herhaaldelijk stoppen en overmatige wrijving tegen het werkstukoppervlak.
