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不銹鋼車削刀片加工的特點

2021年03月25日

不銹鋼具有良好的耐蝕性能、耐熱性能和低溫強度及綜合機械性能,廣泛應用于食品設備、化工設備和原子能工業設備等方面。此類不銹鋼具有良好的耐晶間腐蝕性能,在許多氧化性酸(如HNO3)中都具有優良的耐蝕性能,在堿溶液、大部分有機酸和無機酸中以及大氣、水和蒸汽中也具有較強的耐蝕性能。不銹鋼的相對可切削性Kr約為0.4,是典型的難切削加工材料。

不銹鋼車削刀片加工的特點

不銹鋼的切削加工性能較差,主要表現在切削力大、加工硬化嚴重、切削區局部溫度高和刀具易產生粘附磨損等方面。


(1)切削力大

不銹鋼的硬度不高(硬度≤187HBS),由于其含大量的Cr、Ni、Mn等元素,塑性較好(斷后伸長率δ5≥40%,斷面收縮率ψ≥60%)。切削加工時塑性變形大,尤其在較高溫度時仍可保持較高的強度(普通鋼在切削溫度升高時強度下降明顯),導致不銹鋼的切削力較大。常規切削條件下,不銹鋼的單位切削力達2450MPa,比45鋼高25%以上。

(2)加工硬化嚴重

不銹鋼在切削加工時伴有較為明顯的塑性變形,材料晶格會產生嚴重的歪扭;同時,由于組織在穩定性方面的缺陷,一小部分在此過程中變成了馬氏體;此外,中存在的雜質化合物會隨著切削過程的進行因受熱而分解,彌散分布的雜質在表面產生了硬化層,使加工硬化現象十分明顯,硬化后的強度σb達1500MPa以上,硬化層深度0.1-0.3mm。

(3)切削區局部溫度高

由于不銹鋼所需切削力大,且切屑不易切離,使得分離切屑所消耗的功也較大。常規條件下切削不銹鋼比低碳鋼高約50%,產生的切削熱多。不銹鋼的導熱性差,不銹鋼的熱導率為16.3-21.5W/m·K,僅為45鋼熱導率的三分之一,因而使得切削區域的溫度較高(通常切削加工時切屑所帶走的熱量應占切削熱量的70%以上),大量切削熱集中在切削區和“刀—屑”接觸面上,傳入刀具中的熱量達20%(切削一般碳素鋼時該數值僅為9%),使得在同等切削條件下,不銹鋼切削溫度比45鋼高約200-300℃。

(4)刀具易產生粘附磨損

由于不銹鋼的高溫強度高,加工硬化傾向大,因此,切削負荷重,不銹鋼與刀具和切屑之間會因為切削過程中其與刀具之間的親合趨勢顯著增強,從而不可避免地產生粘結、擴散等現象,并生成“切屑瘤”,造成刀具粘附磨損。特別是少部分碳化物所形成的硬質夾雜物,加速了刀具磨損,甚至造成崩刃,大大降低了刀具的使用壽命,也影響了加工零件的表面質量。


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