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涂层钻头加工不锈钢磨损机理研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-29  浏览次数:27 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网系列报道:焊接铁素体钢时,可采用铁素体和奥氏体两种填充金属。铁素体不锈钢填充金属的优点是具有与母材一样的颜

  中华不锈钢网系列报道:焊接铁素体钢时,可采用铁素体和奥氏体两种填充金属。铁素体不锈钢填充金属的优点是具有与母材一样的颜色和形貌,相同的热膨胀系数和相同的耐蚀性。但是,为了获得塑性更好的焊缝,常采用奥氏体不锈钢作填充金属。但是,如工件焊后需退火处理,则不宜采用奥氏体作填充金属。因为铁素体不锈钢的正常退火温度正好在奥氏体钢的敏化温度范围内,这会造成焊接接头的耐蚀性和抗应力腐蚀性能明显下降。汽车排气系统焊后不需退火处理,且要求其焊缝要具有良好的耐高温腐蚀性能,因此宜采用奥氏体填充金属。
  
  目前,国内焊接409型不锈钢多采用ER308LSi型奥氏体不锈钢焊丝,用(M.0mm和*1.2mm的居多。其熔敷金属化学成分及力学性能见表厶表2ER308LSi不锈钢焊丝熔敷金属化学成分及力学性能化学成分(质量分数,%)力学性能抗拉强度伸长率ER308LSi奥氏体不锈钢焊丝为美国AWS标准牌号,它是在ER308LU,s<0.6%)焊丝的基础上适当增加了硅的含量(wSi =0.65%~1.0%)。之所以采用超低碳焊丝03%),是为了降低晶间碳化物沉淀的可能性。这可在不采用诸如铌或钛等稳定剂的情况下,提高焊接接头抗晶间腐蚀的能力。而较高的含硅量可改善焊缝熔池金属的净化和湿润效果,减少焊缝中的氧含量,提高焊缝的力学性能,尤其是韧性。另外,增加硅的含量可提高熔池金属的流动性,有利于杂质的析出,并能改善焊缝成形,这些对于汽车排气系统的焊接是非常有利的,因为该系统由薄板构成,只能采用小规范焊接。由于ER308LSi(ER308L)不锈钢焊丝具有良好的抗晶间腐蚀性能,故被广泛应用于各种奥氏体不锈钢及12%铬铁素体不锈钢的焊接。
  
  高速钢涂层钻头具有高硬度、高强度、高韧性、高耐磨性的优点,已广泛应用于机械加工领域。最初应用的TiN涂层由于其较低的耐氧化性以及较低的硬度,已不能适应高强度耐热合金材料的生产加工。TiAlN涂层化学稳定性好,高温抗氧化磨损性能好,可应用于高速切削加工。TiCN涂层较TiAlN涂层具有更小的摩擦因数,收穑日期:2005*01基金项目:科技型中小企业技术创新基金资助项目(04C26213101122);上海市引进技术吸收与创新计划项目;航空科学基金资助项目(04H57001)在低温时具有更高的硬度,因此更适合于中低速切削的应用场合。在难加工材料的切削中,TiAlN和TiCN涂层刀具有逐渐取代TiN涂层刀具的趋势h21.本文应用自行开发的TiN、TiAlN和TiCN涂层高速钢专用麻花钻对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢进行钻削试验,对比这三种钻头的刀具寿命以及刀具的磨损情况,得出了这三种涂层钻头的磨损机理,对实现奥氏体不锈钢的高效率、高精度钻削具有指导意义。
  
  焊接(6)匿圆0Cr18Ni9不锈钢搅拌摩擦焊接头的微观组织和性能王希靖S叶结和(1.兰州理工大学,甘肃省有色金属新材料国家重点,焊后沿焊缝横截面切断分别制作金相和拉伸试样。金相试样采用盐酸硝酸水溶液(HC1―份、HNO;表2焊接参数搅拌头旋转速度焊接速度预热时间2试验结果分析2.1接头宏观形貌良好的焊缝。是采用不同的工艺参数焊接得到的表面成型不同的焊接接头(焊接时搅拌头采用顺时针旋转)。(a)接头在焊接开始时成型不好,说明开始时输入热量不够,主要是由于焊接开始停留时间太短,搅拌头下压不够。因不锈钢材料的硬度高于铝合金、铜合金,搅拌针进入工件的速度远小于焊接铝合金、铜合金时的速度,一般保持在2mm/min.(b)接头表面形成沟槽形缺陷,接头后退侧材料不充分,这是由于v/n太大(达到0.18),塑性材料不能充分流动到后退侧所致。(c)接头表面成型光滑均匀,说明采用了合适的焊接参数。
  
  2.2接头微观组织0Cr18Ni9不锈钢板焊前的微观组织如所示。焊后其焊接接头形成以下三个区域:焊核区、热力影响区和热影响区,如所示。
  
  中华不锈钢网系列报道:所示为0Cr18Ni9不锈钢FSW接头各个区域的微观组织,可见他们之间有很大差异。焊核区位于焊接接头的中心,由于受到搅拌针的搅动,焊接(6)形成较高温度的热循环,组织发生了动态再结晶,细化了晶粒,如(a)所示。热力影响区在搅拌针的搅动和肩部的摩擦共同作用下,母材内组织发生了晶粒变形,形成新的细小晶粒组织, 热影响区是没有受到搅拌头机械搅拌作用的区域,在焊接过程中只受到热循环的作用,形成不充分的再结晶组织,如(c)所示。
  
  2.3试样显微硬度不锈钢FSW接头显微硬度分布测试结果见。焊核区由于热量集中,出现较明显的加工硬化现象,显微硬度与母材相比提高了22%;热力影响区的硬度也相应提高了5%;热影响区的硬度变化不大。
  
  距焊缝中心距离/mm 0Crl8Ni9不锈钢FSW接头的显微硬度分布2.4试样拉伸性能头力学性能的测试结果如所示。随着转速增加,接头拉伸强度迅速上升,当转速达到600r/min时,拉伸强度最高,达到412MPa,是母材拉伸强度的70%,此时拉伸断裂于焊缝处。随着转速0Crl8Ni9不锈钢FSW接头拉伸力学性能的继续增加,接头拉伸强度降低。对焊缝组织、断裂位置以及抗拉强度的结果进行综合考虑,我们认为转速为600r/min,焊速为70mm/min时,得到的焊缝力学性能等各方面都很好。
  
  1试验条件主要试验装置有DMU70V高速加工中心、Kistler9272型测力仪、Nikon显微镜及拍照系钻削条件为:切削速度12 0.12~0.16mm/r,切削液为乳化液。加工工件材元素CSiMnCoP质量分数表2 M35高速钢成分元素CMnPSSi质量分数表3TiN、TiAlN.TiCN涂层主要特性涂层特性TiNTiAlNTiCN维氏硬度(常温)(GPa)23.825.127.7氧化温度(°c)620840720摩擦因数0.650.700.45晶体结构面心立方晶体面心立方晶体面心立方晶体TiNTiAINTiCN涂层钻头磨损曲线2.2钻削力与变形系数研究三种涂层钻头钻削1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢的钻削力和扭矩如所示,切屑的变形系数如所示。由可以看出,在加工初期(第20孔),T遇涂层钻头切削力较大,而TiAlN、TiCN涂层钻削力相差不大。由可以看出,在加工初期TiN涂层钻头切屑的变形系数最大,TiCN涂层钻头切屑的变形系数最小。通过研究发现,轴向钻削力的变化趋势与变形系数的变化层钻头各一支,使用  在切削过程中,以后刀面磨损带最大宽度的平均磨损量作为刀具寿命评判的依据。本试验选取上述三种涂层钻头在切削过程中加工至不同孔数的后刀面形貌进行拍照,通过专用软件测量得到其后刀面磨损量,绘制的加工孔数一后刀面磨1.轴向力2.扭矩加工初始阶段(第20孔)切屑变形系钻削力。扭矩对比图数对比图趋势较为接近,变形系数的变化能够近似地反映轴向钻削力的变化。在加工初始,由于涂层对刀具基体的保护作用,三种涂层钻头的切削力以及扭矩差别不大,因此,三种涂层钻头加工奥氏体不锈钢产生的切屑的变形系数差别也不大。随着切削过程的进行,TiN涂层钻头切屑的变形系数迅速增大。这是由于TiN涂层抗磨损能力最弱,随着涂层的剥落,钻头前刀面基体暴露出来,切屑与前刀面之间的摩擦系数增大,阻碍了切屑从螺旋槽中排出,随着新切屑的生成,对原有切屑产生严重的挤压作用,导致了严重的二次变形,使得切屑的变形系数迅速增大。中华不锈钢网系列报道

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