• uu快3彩票官网
    您现在的位置: 湖南国藩 >> 新闻中心 >> 技术交流 >> 正文
    不锈钢加工技术探讨
    作者:湘冶701 文章来源:http://www.quietmanmovieclub.com 点击数: 更新时间:2019-9-17 21:57:29

    基本知识。

    1、不锈钢即含镍量>8%或者含铬量>12%的合金钢。不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学腐蚀介质(酸、碱、盐等化学浸蚀)腐蚀的钢种称为耐酸钢。

    2、不锈钢按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等;褂杏糜谘沽θ萜饔玫淖ㄓ貌恍飧帧GB24511_2009_承压设备用不锈钢钢板及钢带》。按成分可分为Cr系(400系列)、CrNi系(300系列)、CrMnNi200系列)、耐热铬合金钢(500系列)及析出硬化系(600系列)。

    200系列:铬--

    201、202:以锰代镍,耐腐蚀性比较差,国内广泛用作300系列的廉价替代品。

    201化学成份C≤0.15,Si≤1,Mn5.57.5,Cr1618,N≤0.25,P≤0.06,S≤0.03,Ni3.5-5.5。201的国家标准牌号是:旧牌号1Cr17Mn6Ni5N,新牌号: 12Cr17Mn6Ni5N。

    300系列:铬-镍 奥氏体不锈钢

    301:延展性好,用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好?鼓バ院推@颓慷扔庞304不锈钢。

    302:耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。

    303:通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

    304:通用型号;即18/8不锈钢。产品如:耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。标准成分是铬18 %加镍8 %。为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。市场上常见标示有06Cr19Ni10,SUS304,其中06Cr19Ni10一般表示国标标准生产,304一般表示ASTM标准生产,SUS 304表示日标标准生产。

    GB/T20878-2007 C≤0.08,Si≤1,Mn≤2,Cr18-20, P≤0.045,S≤0.03,Ni8-11

    304 L:与 304 相同特性,但低碳故更耐蚀、易热处理,但机械性较差适用焊接及不易热处理之产品。

    304 N:与 304 相同特性,是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。

    309:较之304有更好的耐温性,耐温高达980。

    309 S:具多量铬、镍,故耐热、抗氧化性佳,产品如:热交换器、锅炉零组件、喷射引擎。

    310:高温耐氧化性能优秀,最高使用温度1200。

    316:继304之后,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作船用钢来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。

    316 L:低碳故更耐蚀、易热处理,产品如:化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。

    321:除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外,其他性能类似304。

    347:添加安定化元素铌,适于焊接 航空器具零件及化学设备。

    400系列:铁素体和马氏体不锈钢,无锰,一定程度上可替代304不锈钢

    408:耐热性好,弱抗腐蚀性,11%Cr,8%Ni。

    409:最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。

    410:马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。

    416:添加了硫改善了材料的加工性能。

    420刃具级马氏体钢,类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具,可以做的非常光亮。

    430:铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。良好的成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。

    440:高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是剃须刀片。常用型号有 三种:440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)。

    500系列:耐热铬合金钢。

    600系列:马氏体沉淀硬化不锈钢。

    3、说明:

    前角γ。,主切削刃前刀面与基面之间的平角;

    后角α。,主后刀面与切削平面之间的夹角;

    楔角βs,前刀面与主后刀面之间的夹角;

    副前角γ。',副切削刃的前刀面与基面之间的平角;

    副后角α。',副后刀面与切削平面之间的夹角;

    楔角βs,前刀面与主后刀面之间的夹角;

    主偏角Kr:进给方向与主切削刃在基面上的投影之间的夹角;

    副偏角Kr':进给方向与副切削刃在基面上的投影之间的夹角;

    刃尖角εr: 主切削刃与副切削刃在基面上的投影之间的夹角;

    刃倾角λs:主切削刃与基面之间的夹角。

     

    湖南湘冶机械制造有限公司在不锈钢加工过程中积累了大量的实践经验,结合各家之长,在此作一个系统交流:

     

    一、加工难点。

    1、高温强度高,加工易硬化。不锈钢的强度、硬度并不高,但含大量Cr、Ni、Mn等元素,塑性与韧性好,高温强度高,加工硬化(常高于原硬度2倍左右,表面硬度HV可达400-570kg/mm2,加工硬化层深度常为100μm-200μm,马氏体钢例外),切削负荷重。此外,奥氏体不锈钢在切削过程中,内部还会析出碳化物,加重对刀具的擦伤。

    2、切削负荷大。切削过程中塑性变形大,奥氏体不锈钢伸长率超过451.5倍以上,增大切削负荷。

    3、切屑与刀具粘结现象严重。不锈钢的高韧性和对其它金属材料具有较强的亲和力,加上高温,切削过程中粘接、熔焊易生成积屑瘤(刀瘤),既影响加工表面粗糙度,又易造成刀具表面剥落。

    4、切屑不易卷曲与折断。对封闭及半封闭容屑的刀具,切屑易堵塞,使加工表面粗糙及崩刃。切屑易划伤已加工表面。在数控机床上切削时,断屑与排屑是重点问题。含碳量较低的马氐体不锈钢此特点更加明显。
        5、线膨胀系数大。约为碳素钢线膨胀系数的1.5倍,因切削温度高,工件容易产生热变形而影响精度。

    6、导热系数小。一般约为碳素钢导热系数的1/41/3,切削温度高,并且热量集中在切削刀刃上。相同条件下切削温度比45钢高200度左右。

     

    二、刀杆选择。

    刀杆必须有足够的强度和刚性,以免发生颤振和变形。故刀杆截面积要大,强度较高。刀具伸出部分应尽可能短。

     

    三、刀片选择。

    1、YG类硬质合金的韧性和导热性较好,不易与切屑粘结,因此适用于不锈钢粗车加工,如YG6、YG8、YG6X。也有资料介绍YG 813(最适合加工316L、YG 767、YG 798、YS2T等粗加工304。《不锈钢加工技术》推荐813。

    2、YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好,适合于不锈钢精车加工,如YW1、YW2。

    3、含Ti不锈钢加工不宜选用YT类硬质合金,由于不锈钢中的TiYT类硬质合金中的Ti产生亲合作用,切屑容易把合金中的Ti带走,促使刀具磨损加剧。

    4、高速钢只能在600°C以下保持其切削性能,因此谨慎使用!恫恍飧旨庸ぜ际酢方樯埽海1)用95W18Cr4VW18Cr4V切削14Cr17Ni2的寿命高46倍,因为碳含量提高红硬性提高。(2)用W12Cr4V5 Mo铣削14Cr17Ni2刀具较耐用,因其红硬性较好,含V量增后形成硬度很高的VC,且可阻止晶粒长大。但其强度及冲击韧性不如W18Cr4V。

    5、采用TIAICRN(碳氮化铝钛)涂层比不采用涂层,加工精度提高0.51级,切削速度提高25%70%,使用寿命延长35倍。

    6、有选Z140YG6X刨刀。

    7、钻头一般应选用W12Cr4V5Co5、W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8钻头。

    8、批量镗孔(加工)可采用陶瓷材料刀具。有资料推荐Sialon材料,特别是α/βSialon材料,抗高温变形和扩散磨损的性能优异,寿命远超Al2O3基陶瓷。此外,SiC晶须加强陶瓷也是切削不锈钢或镍基合金的一种很有效的刀具材料。

    9、淬火零件可采CBN(立方氮化硼)刀片。 CBN硬度仅次于金刚石,耐热性可达1200℃,与铁族金属在12001300℃时也不起化学作用,非常适合加工不锈钢材料。其刀具寿命是硬质合金或陶瓷刀具的几十倍。

    10、刀具一定要锋利,最好定期磨。尽量避免加工中途停顿。

     

    四、切削。

    1、刀具几何参数。1)前角较大。在不降低刀具强度的前提之下,适当提高前角。刀具前角适当提高会降低刀具的塑性变形能力,减少铁屑切离和退出阻力,切削热以及切削力,减轻加工硬化,相应地,刀具耐用度明显提高。通常情况下刀具前角保持在12°20°为最佳,具体角度据实调整?稍诘毒咔叭心コ鼍屑槽,减轻刀刃磨损。2)后角稍大。应大于车削普通碳钢时的角度。过大会导致刀刃强度地急剧下降,降低刀具耐用度;过小则会增加车刀后角与切断表面接触面积,摩擦高温区集中于后角部位,加快刀具磨损,降低工件表面光洁度,且引起加工硬化趋势。所以,刀具后角保持在10°之间为最佳。后角的合理值取决于切削厚度,厚度少时,可取20度。(3)刀尖角?扇〗洗 ,以增强车刀的强固,改善散热条件。(4)刃倾角。一般选负,以加强刀尖强度。一般。,断续切削时一般。15°。

    2、切削速度取普通碳钢的40%60%!冻倒な植帷方樯埽捍殖登捌15°30°,后偏角,主偏角75°90°,副偏角10°,刃倾角-,刀尖圆弧半径0.31 mm;精车前偏角20°30°,后偏角12°,主偏角75°90°,副偏角10°,刃倾角,刀尖圆弧半径0.31 mm。用量比车削一般钢类的小些,速度不宜过高,否则粘刀,进给量可取大些。前刀面要精磨,粗糙度应达Ra0.160.32um,刀刃要锋利,不许有锯齿。以1Cr19Ni9Ti粗车为例,采YG6XYG8刀片,ap=6mm,f=0.30.6mm/r,v=5070m/min。精车采YG6XYA6刀片,ap=0.50.8mm,f=0.10.15mm/r,v=100150m/min。精车采YW1YA6刀片,ap=0.51mm,f=0.150.3mm/r,v=6080m/min

     

    五、铣削。

    1、铣削时为方便散热和排悄,对窄加工件,刀盘盘径应取加工件宽度的1.5倍。刀盘装夹角度一般用45°,少量偏置。用不对称顺铣而不得用反铣。

    2、刀具几何参数。切削刃既要锋利又要能承受冲击,容屑槽要大?捎么舐菪窍车,螺旋角β20°增加到45°gn=5°),工作前角γ0e11°增加到27°以上,铣削轻快。但β不宜再大,立铣刀以β35°为宜,以免削弱刀齿。用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件,切削轻快,振动小,切屑易碎,工件不变形。有资料介绍,为保证切削强度,取2mm宽的平面倒角,

     3、一般推荐切削速度Vc=5070m/min,切削深度为ap=47mm,进给量f=0.30.6mm/r为宜。一说取Vc=70150m/min,Vf=37.5150 mm/min,同时应根据合金牌号及工件材料的不同作适当调整。

     

    六、刨削。

    适当提高前角,减少后角。确保刨刀回程时不碰到工件。

     

    七、钻孔。

    W18Cr4V普通标准高速钢钻头,因顶角较小、切屑太宽而不能及时排出孔外、切削液不能及时冷却钻头等缺点,再加上不锈钢材料导热性差,造成集中在刀刃上的切削温度升高,容易导致两个后刀面和主刃烧伤及崩刃,使钻头的使用寿命降低。

    1、刀具几何参数。用W18Cr4V钻孔时,切削力及切削温度均集中在钻尖上,为提高钻头切削部位的耐用度,可适当增大顶角角度,一般选135°~140°,顶角增大也将使外缘前角减小,钻屑变窄,以利排屑。但加大顶角后,钻头横刃变宽,切削阻力增大,因而必须对钻头横刃进行修磨,修磨后横刃斜角为47°~55°,横刃前角为3°~5°,修磨横刃时,应将切削刃与圆柱面转角处修磨成圆角,以增加横刃强度。 因不锈钢弹性模量较小,切屑层下的金属弹性恢复大,加之加工硬化,后角太小会加快钻头后刀面的磨损,而且增加了切削温度,降低钻头的寿命。因此须适当加大后角,但后角太大则主刃的刚性不足,故后角以12°~15°为宜。为使钻屑变窄,利于排屑,还需要在钻头两个后刀面上开交错分布的分屑槽。

    2、切削用量。钻削时,切削用量的选择应从降低切削温度的基本点出发,因为高速切削将会使切削温度升高,而高的切削温度将加剧刀具磨损,因而切削用量中最重要的是选择切削速度。一般情况下,切削速度以1215m/min较为合适。进给量对刀具寿命影响较小,但进给量选择太小将会使刀具在硬化层内切削,加剧磨损;而进给量如果太大,又会使表面粗糙度变差。综合上述两个因素,进给量选择为0.320.50mm/r为宜。

     

    八、 铰孔。

    1、刀具几何参数。为增强刀齿强度并防止铰削时产生切屑堵塞现象,铰刀齿数一般比较少。铰刀前角一般为8°~12°,高速铰削时也可用0°~5°前角;后角一般为8°~  12°;主偏角的选择视孔的不同而异,一般情况下通孔为15°~30°,不通孔为45°;铰孔时为了使切屑向前排出,也可适当增加刃倾角角度,刃倾角角度一般为10°~20°;刃带宽度为0.10.15mm  ;铰刀上倒锥应较普通铰刀大,硬质合金铰刀一般为0.25    0.5mm/100mm,高速钢铰刀为0.10.25mm/100mm;铰刀校正部分长度一般为普通铰刀的65% 80%,其中圆柱部分长度为普通铰刀的40%50%。

    2、切削用量。铰孔时进给量为0.080.4mm/r,切削速度为1020m/min,粗铰余量一般为0.20.3mm,精铰余量为0.10.2mm。粗铰时应用硬质合金刀具,精铰时可用高速钢刀具。

     

    九、镗孔。

    1、刀具几何参数。一般粗加工时,前角取10°~  20°,半精加工时取15°~20°;精加工时取20°~30°。主偏角的选择依据是,当工艺系统刚性良好时,可取30°~45°;如工艺系统刚性差时,则取6075°,当工件长度与直径之比超过10倍时,可取  90°。用陶瓷刀具镗削不锈钢材料时,陶瓷刀具一般采用负前角进行切削。前角大小一般选应-5°~-12°。这样有利于加强刀刃,充分发挥陶瓷刀具抗压强度较高的优越性。后角大小直接影响刀具磨损,对刀刃强度也有影响,一般选用5°~12°。主偏角的改变会影响径向切削分力与轴向切削分力的变化以及切削宽度和切削厚度的大小。  因为工艺系统的振动对陶瓷刀具极为不利,所以主偏角的选择要有利于减少这种振动,一般选取30°~75°。选用CBN作为刀具材料时,刀具几何参数为前角0°~10°,后角12°~20°,主偏角45°~90°。

    2、切削用量。陶瓷刀具连续切削时可以按照磨损耐用度与切削用量之间的关系选择切削用量;断续切削则应按照刀具破损规律确定合理切削用量。陶瓷刀具耐热性和耐磨性好,切削用量对刀具磨损寿命的影响比硬质合金刀具要小。一般情况下,用陶瓷刀具加工时,进给量对刀具的破损影响最为敏感。故在镗削不锈钢零件时,尽可能选择高的切削速度、较大的背吃刀量和比较小的进给量。

     

    十、切削液选择。

    不锈钢加工的切削液非常重要。如在加工中未形成理想的润滑膜,容易产生刀具面与工件之间的直接接触而形成所谓的干摩擦,使刀与屑接触长度变长,剪切角变小,从而增加切削难度,很难满足以边界润滑为主的不锈钢切削加工的要求。可采用全损耗系统用油或二硫化钼作为冷却介质,最好选含油量大且冷却性好的的切削液。切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。水溶性切削液又分为乳化液和合成切削液两种。

    《不锈钢加工技术》介绍:

    粗车可用氯化石油润滑脂,精车选用煤油稀释后使用。最普通的切削油一般是硫基氯化油(含活性硫,可用煤油稀释)。用喷雾法冷却效果显著,可提高铣刀寿命一倍以上。切削液中不能有金属屑粒。

    1、硫化油。以硫为极压添加剂的切削油,润滑作用好,有一定的冷却效果。切削过程中会在表面形成高熔点的硫化物。

    2、机油和锭子油等矿物油。润滑作用好,冷却和渗透性差,适用于外圆精车。

    3、植物油。如菜油、豆油。润滑性较好,适用的车螺纹、铰孔、攻丝。

    4、乳化液?捎糜诖殖。

    联诺化工网站介绍:

    1、油溶性切削液的冷却效率低。

    2、合成切削液冷却性能较优,但润滑性较差。

    3、乳化油的润滑性和冷却性介于油剂和合成液之间。普通乳化油由于含油量大使得冷却性一般、较易腐败发臭。

    4、微乳型切削液是一种新型水基极压切削液,由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成,其含油量远低于乳化液,表面活性剂含量高,使分散在水中油滴微粒的直径比乳化液小,渗透能力强,能有效地润滑和冷却刀切面,具有润滑、冷却、渗透和防锈性能。SCC101-8A不锈钢切削液由精制矿油、油性剂、极压剂、防锈剂及乳化剂、杀菌剂等经特殊工艺配制而成,具有良好的稳定性、极压润滑性、冷却性、清洗性及防锈性,稳定性极佳,可明显提高加工效率和产品光洁度,延长刀具使用寿命。

     

  • 下一篇文章: 没有了
  • uu快3彩票官网