Obróbka skrawaniem stopów niklu

Autor:

Piotr Sompoliński

Data dodania:

06.12.2025 r.

Stopy niklu mogą być z powodzeniem obrabiane skrawaniem. Wymagana jest jednak wiedza o tym, jak własności i skład chemiczny tych stopów wpływa na ich obrabialność. Stopy niklu charakteryzują się dużą wytrzymałością w wysokich temperaturach, a podczas obróbki metal się rozgrzewa, przy czym stal i stopy niklu nagrzewają się w innym tempie ze względu na inną przenikalność termiczną. Wiele umacnianych wydzieleniowo stopów niklu zawiera ponadto cząsteczki tytanu i aluminium, które mają własności ścierne. W podręczniku ASM Specialty Handbook: Nickel, Cobalt, and Their Alloys zaszeregowano stopy niklu do jednej z 5 kategorii i dla każdej kategorii podano parametry różnych rodzajów obróbki skrawaniem. W tym artykule podano parametry obróbek dla stopów w poszczególnych kategoriach.

Kategoria A - stopy niklu b. dobrze skrawalne

Do tej kategorii zalicza się zasadniczo czysty technicznie nikiel, przeznaczony do zastosowań w żrących związkach alkalicznych, w przemyśle chemicznym i elektrycznym. Te stopy mają niską wytrzymałość i tylko w niewielkim stopniu są umacniane przez zgniot.

Przykładowe stopy z tej kategorii:

Nikiel 200 / 2.4066 - komercyjnie czysty nikiel. Wysoka przewodność elektryczna i odporność na żrące środowiska o odczynie zasadowym.

Alloy 205 - z niewielkim dodatkiem stopowym magnezu i tytanu.

Alloy 212 - używany w elektronice.

Jak skrawać? Te stopy niklu należy skrawać w stanie utwardzonym przez obróbkę na zimno. W stanie wyżarzonym są zbyt plastyczne, wręcz „gumowate”.

Parametry toczenia i wiercenia stalą szybkotnącą:

obróbka zgrubna: prędkość 52 m/min; posuw 0,2 mm/obrót
obróbka wykańczająca: prędkość 61 m/min; posuw 0,1 mm/obrót

Parametry wiercenia wiertłem krętym ze stali szybkotnącej:

wiertło <1,6 mm
prędkość 17-23 m/min
posuw 0,01-0,03 mm/obrót

Parametry gwintowania i narzynania, stal szybkotnąca:

gwintowanie: posuw 5-8 mm/obrót
narzynanie: prędkość 7,6-9,1 m/min

Parametry przeciągania przeciągaczem ze stali szybkotnącej:

prędkość 3,1-5,5 m/min
kąt nachylenia 12-18°

Parametry strugania poprzecznego i wzdłużnego narzędziami ze stali szybkotnącej:

zgrubnie: głębokość 16 mm; posuw 0,13 mm; prędkość 15-18 m/min
wykańczająco: głębokość 0,25 mm; posuw 6,35 mm; prędkość 15 m/min

Parametry frezowania czołowego i bocznego ze stali 1.3343:

zgrubnie: posuw 0,08-0,15 mm/ ząb; prędkość 21-32 m/min
wykańczająco: posuw 0,1-0,2 mm/ ząb; prędkość 41-67 m/min

Parametry frezowania frezem walcowo-czołowym i frezowania rowków ze stali narzędziowej (np. 1.3343):

posuw 0,03-0,10 mm/ ząb;
prędkość 12-21 m/min

Parametry cięcia piłą taśmową:

przekrój 1,6 mm: 0,6 zębów/mm; prędkość 32 m/min
przekrój 6,4 mm: 0,4 zębów/mm; prędkość 23 m/min
przekrój 25 mm: 0,3 zębów/mm; prędkość 15 m/min
przekrój 76 mm: 0,2 zębów/mm; prędkość 15 m/min

Parametry cięcia piłą tarciową:

prędkość 3,1-5,5 m/min
przekrój 0,8 mm

Kategoria B - stopy niklu dobrze skrawalne

Do tej kategorii zalicza się stopy niklowo-miedziowe i niklowo-żelazowe. Te stopy są wysoce odporne na wodę morską, kwas siarkowy. Stosowane są też w przemyśle elektrycznym. Te stopy mają wyższą wytrzymałość mechaniczną niż czysty nikiel oraz są bardziej umacniane przez zgniot. Większości tych stopów nie można utwardzać przez obróbkę cieplną.

Przykładowe stopy z tej kategorii:

Monel 400 - stop niklowo-miedziowy o świetnej odporności na korozyjne pękanie naprężeniowe.

Kovar - stop zaprojektowany tak, że ma identyczną charakterystykę rozszerzalności cieplnej jak borokrzemian. Stosowany w lampach elektronowych.

Jak skrawać? Te stopy niklu najlepiej skrawa się w stanie utwardzonym przez obróbkę na zimno, lub utwardzonym i odprężonym.

Parametry toczenia i wiercenia stalą szybkotnącą:

obróbka zgrubna: prędkość 27 m/min; posuw 0,25 mm/obrót
obróbka wykańczająca: prędkość 30 m/min; posuw 0,13 mm/obrót

Parametry wiercenia wiertłem krętym ze stali szybkotnącej:

wiertło 1,6-3,2 mm
prędkość 14-17 m/min
posuw 0,03-0,05 mm/obrót

Parametry gwintowania i narzynania, stal szybkotnąca:

gwintowanie: posuw 5-8 mm/obrót
narzynanie: prędkość 7,6-9,1 m/min

Parametry przeciągania przeciągaczem ze stali szybkotnącej:

prędkość 3,1-5,5 m/min
kąt nachylenia 12-18°

Parametry strugania poprzecznego i wzdłużnego narzędziami ze stali szybkotnącej:

zgrubnie: głębokość 16 mm; posuw 0,13 mm; prędkość 12-15 m/min
wykańczająco: głębokość 0,25 mm; posuw 6,35 mm; prędkość 12 m/min

Parametry frezowania czołowego i bocznego ze stali 1.3343:

zgrubnie: posuw 0,18-0,25 mm/ ząb; prędkość 17-26 m/min
wykańczająco: posuw 0,15-0,25 mm/ ząb; prędkość 24-53 m/min

Parametry frezowania frezem walcowo-czołowym i frezowania rowków ze stali narzędziowej (np. 1.3343):

zgrubnie: posuw 0,03-0,10 mm/ ząb; prędkość 12,5-20 m/min
wykańczająco: posuw 0,03-0,10 mm/ ząb; prędkość 46-76 m/min

Parametry cięcia piłą taśmową:

przekrój 1,6 mm: 0,7 zębów/mm; prędkość 38 m/min
przekrój 6,4 mm: 0,6 zębów/mm; prędkość 23 m/min
przekrój 25 mm: 0,4 zębów/mm; prędkość 15 m/min
przekrój 76 mm: 0,3 zębów/mm; prędkość 15 m/min

Parametry cięcia piłą tarciową:

prędkość 3,1-5,5 m/min
przekrój 5 mm

Kategoria C - stopy niklu dostatecznie skrawalne

W tej kategorii znajdują się głównie żarowytrzymałe i odporne na związki chemiczne o odczynie kwaśnym stopy niklowo-chromowe oraz niklowo-żelazowo-chromowe. W temperaturze pokojowej mają podobną wytrzymałość mechaniczną co austenityczne stale nierdzewne.

Przykładowe stopy z tej kategorii:

Inconel 600 - podstawowy stop żarowytrzymały.

Inconel 690 - stop niklowo-chromowo-żelazowy o dużej zawartości chromu. Żaroodporny. Do zastosowań wysokotemperaturowych przy kontakcie ze związkami azotu, siarki.

Inconel 601 - podstawowy stop żaroodporny i żarowytrzymały o dobrym stosunku jakości do ceny.

Incoloy 825 - stop Ni-Cr-Fe-Mo o świetnej odporności na kwas siarkowy i fosforowy, wżery, korozję międzykrystaliczną i odsiarczkowe pękanie naprężeniowe.

Incoloy 800 - ekonomiczny stop żarowytrzymały o dużej zawartości żelaza.

Jak skrawać? Te stopy niklu najlepiej skrawa się w stanie utwardzonym przez obróbkę na zimno, lub utwardzonym i odprężonym.

Parametry toczenia i wiercenia stalą szybkotnącą:

obróbka zgrubna: prędkość 15 m/min; posuw 0,25 mm/obrót
obróbka wykańczająca: prędkość 18 m/min; posuw 0,13 mm/obrót

Parametry wiercenia wiertłem krętym ze stali szybkotnącej:

wiertło 3,2-4,8 mm
prędkość 8-11 m/min
posuw 0,05-0,10 mm/obrót

Parametry gwintowania i narzynania, stal szybkotnąca:

gwintowanie: posuw 3-5 mm/obrót
narzynanie: prędkość 3,7-5,5 m/min

Parametry przeciągania przeciągaczem ze stali szybkotnącej:

prędkość 1,5-3,7 m/min
kąt nachylenia 10-15°

Parametry strugania poprzecznego i wzdłużnego narzędziami ze stali szybkotnącej:

zgrubnie: głębokość 10 mm; posuw 0,13 mm; prędkość 5-6 m/min
wykańczająco: głębokość 0,25 mm; posuw 6,35 mm; prędkość 5 m/min

Parametry frezowania czołowego i bocznego ze stali 1.3343:

zgrubnie: posuw 0,08-0,15 mm/ ząb; prędkość 6-11 m/min
wykańczająco: posuw 0,10-0,15 mm/ ząb; prędkość 20-23 m/min

Parametry frezowania frezem walcowo-czołowym i frezowania rowków ze stali narzędziowej (np. 1.3343):

zgrubnie:posuw 0,03-0,08 mm/ ząb; prędkość 5-8 m/min
wykańczająco: posuw 0,03-0,10 mm/ ząb; prędkość 17-29 m/min

Parametry cięcia piłą taśmową:

przekrój 1,6 mm: 0,6 zębów/mm; prędkość 27 m/min
przekrój 6,4 mm: 0,5 zębów/mm; prędkość 23 m/min
przekrój 25 mm: 0,4 zębów/mm; prędkość 15 m/min
przekrój 76 mm: 0,3 zębów/mm; prędkość 15 m/min

Parametry cięcia piłą tarciową:

prędkość 1,5-3,7 m/min
przekrój 13 mm

Kategoria D1 - stopy niklu umacniane wydzieleniono, łatwo skrawalne w stanie nieumocnionym

W tej kategorii znajdują się niektóre umacniane wydzieleniowo stopy niklu w stanie po wyżarzaniu przesycającym, przed umacnianiem. Można je względnie łatwo skrawać.

Przykładowe stopy z tej kategorii:

Incoloy 925 w stanie przesyconym - stop odporny na szerokie spektrum środowisk korozyjnych o wysokiej wytrzymałości w niskiej temperaturze. Używany przy wydobyciu ropy i gazu ziemnego.

Duranickel 301 w stanie przesyconym - niskostopowy, umacniany wydzieleniowo stop niklu.

Jak skrawać? Parametry toczenia i wiercenia wskazanych stopów niklu w stanie wyżarzonym przesycająco:

Bez zgniotu, stalą szybkotnącą:

obróbka zgrubna: prędkość 12 m/min; posuw 0,76 mm/obrót
obróbka wykańczająca: prędkość 15 m/min; posuw 0,2 mm/obrót

Bez zgniotu, węglikiem spiekanym:

obróbka zgrubna: prędkość 61 m/min; posuw 0,51 mm/obrót
obróbka wykańczająca: prędkość 76 m/min; posuw 0,02 mm/obrót

Umocnione przez zgniot, stalą szybkotnącą:

obróbka zgrubna: prędkość 18 m/min; posuw 0,25 mm/obrót
obróbka wykańczająca: prędkość 21 m/min; posuw 0,13 mm/obrót

Umocnione przez zgniot, węglikiem spiekanym:

obróbka zgrubna: prędkość 76 m/min; posuw 0,25 mm/obrót
obróbka wykańczająca: prędkość 91 m/min; posuw 0,02 mm/obrót

Parametry gwintowania i narzynania, stal szybkotnąca:

gwintowanie: posuw 3-5 mm/obrót
narzynanie: prędkość 3,7-5,5 m/min

Parametry przeciągania przeciągaczem ze stali szybkotnącej:

prędkość 1,5-3,7 m/min
kąt nachylenia 10-15°

Parametry strugania poprzecznego i wzdłużnego narzędziami ze stali szybkotnącej:

zgrubnie: głębokość 10 mm; posuw 0,13 mm; prędkość 6-9 m/min
wykańczająco: głębokość 0,25 mm; posuw 6,35 mm; prędkość 6 m/min

Parametry frezowania czołowego i bocznego ze stali 1.3343:

zgrubnie: posuw 0,08-0,13mm/ ząb; prędkość 3-8 m/min
wykańczająco: posuw 0,2-0,3 mm/ ząb; prędkość 20-21 m/min

Parametry frezowania frezem walcowo-czołowym i frezowania rowków ze stali narzędziowej (np. 1.3343):

zgrubnie:posuw 0,03-0,08 mm/ ząb; prędkość 5-11 m/min
wykańczająco: posuw 0,03-0,10 mm/ ząb; prędkość 34-58 m/min

Parametry cięcia piłą taśmową:

przekrój 1,6 mm: 0,7 zębów/mm; prędkość 23 m/min
przekrój 6,4 mm: 0,5 zębów/mm; prędkość 12 m/min
przekrój 25 mm: 0,4 zębów/mm; prędkość 9 m/min
przekrój 76 mm: 0,3 zębów/mm; prędkość 9 m/min

Parametry cięcia piłą tarciową:

prędkość 1,8 m/min
przekrój 25 mm

Kategoria D2 - stopy niklu trudnoskrawalne

W tej kategorii znajdują się stopy z kategorii D1, ale w stanie umocnionym wydzieleniowo oraz wiele stopów umacnianych wydzieleniowo bez względu na to, czy są w stanie umocnionym, czy wyżarzonym, oraz niektóre stopy umacniane roztworowo.

Przykładowe stopy z tej kategorii:

Incoloy 925 w stanie umocnionym - opis powyżej.

Duranickel 301 w stanie przesyconym - opis powyżej.

Hastelloy X - stop Ni-Cr-Fe-Mo umacniany roztworem, żaroodporny i odporny na pękanie naprężeniowe aż do 1200°C.

Inconel 625 - stop niklu żarowytrzymały i żaroodporny do 825°C.

Inconel 725 - wersja Inconel 625 o wyższej odporności mechanicznej.

Inconel 718 - jeden z najpopularniejszych nadstopów, używany w lotnictwie i przy wydobyciu ropy i gazu.

Hastelloy C-276 - niezwykle odporny na korozję i spawalny.

Inconel X-750 - stop żarowytrzymały na elementy turbin gazowych.

Alloy 901 - stop umacniany wydzieleniowo do pracy do 600°C.

Alloy 617 - podstawowy stop żarowytrzymały.

Alloy 90 (N07090) - stop żarowytrzymały do 920°C.

Jak skrawać? Te stopy należy obrabiać zgrubnie w stanie wyżarzonym oraz wykańczać w stanie umocnionym (wszystkie poniższe parametry zakładają obróbkę zgrubną w stanie nieumocnionym, a obróbkę wykańczającą w stanie umocnionym). Należy pamiętać, że podczas starzenia następuje zmniejszenie rozmiaru o ok. 0,07%, co warto uwzględnić na etapie obróbki zgrubnej.

Parametry toczenia/wiercenia zgrubnie w stanie wyżarzonym (85 HRB):

stalą szybkotnącą: prędkość 5 m/min; posuw 0,25 mm/obrót
węglikiem spiekanym: prędkość 23 m/min; posuw 0,2 mm/obrót
ostrzem ceramicznym: prędkość 76-305 m/min; posuw 0,25 mm/obrót

Parametry toczenia/wiercenia wykańczająco w stanie umocnionym (45 HRC):

stalą szybkotnącą: prędkość 5 m/min; posuw 0,1 mm/obrót
węglikiem spiekanym: prędkość 34 m/min; posuw 0,13 mm/obrót
ostrzem ceramicznym: prędkość 122-396 m/min; posuw 0,1 mm/obrót

Parametry wiercenia wiertłem krętym ze stali szybkotnącej:

w stanie wyżarzonym: wiertło 9,5-11mm; prędkość 3-4 m/min; posuw 0,10-0,18 mm/obrót
w stanie umocnionym: wiertło 13-17mm; prędkość 2-3 m/min; posuw 0,15-0,25 mm/obrót

Parametry gwintowania i narzynania, stal szybkotnąca:

gwintowanie: posuw 1,5-3 mm/obrót;
narzynanie: prędkość 0,9-1,1 m/min

Parametry przeciągania przeciągaczem ze stali szybkotnącej:

prędkość 1,8 m/min
kąt nachylenia 8-10°

Parametry strugania poprzecznego i wzdłużnego narzędziami ze stali szybkotnącej:

zgrubnie, w stanie wyżarzonym: głębokość 10 mm; posuw 0,13 mm; prędkość 1,5-3 m/min
wykańczająco: głębokość 0,25 mm; posuw 6,35 mm; prędkość 1,5 m/min

Parametry frezowania czołowego i bocznego ze stali 1.3343:

zgrubnie: posuw 0,08-0,13mm/ ząb; prędkość 3-8 m/min
wykańczająco: posuw 0,2-0,3 mm/ ząb; prędkość 20-21 m/min

Parametry frezowania frezem walcowo-czołowym i frezowania rowków ze stali narzędziowej (np. 1.3343):

zgrubnie, w stanie nieumocnionym: posuw 0,03-0,08 mm/ ząb; prędkość 3-6 m/min
wykańczająco, w stanie umocnionym: posuw 0,03-0,10 mm/ ząb; prędkość 20-34 m/min

Kategoria E - stopy niklu do skrawania

W tej kategorii znajduje się Monel R-405®, stop z dodatkiem siarki, specjalnie zaprojektowany do łatwego skrawania i przeznaczony na produkcję śrub i innych elementów złącznych.

Parametry toczenia i wiercenia:

W stanie wyżarzonym (65 HRB), stalą szybkotnącą: