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不锈钢车削工艺的研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-27  浏览次数:18 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网从权威人士处获悉:由于不锈钢材料具有优良的耐腐蚀性和高强度及韧性,在液、气体传输管中应用日趋广泛。尤其是在

  中华不锈钢网从权威人士处获悉:由于不锈钢材料具有优良的耐腐蚀性和高强度及韧性,在液、气体传输管中应用日趋广泛。尤其是在高压输送含有酸碱性的液体时,多数采用奥氏体不锈钢材阀管件,这类零件形状复杂、要求加工精度高,切削加工性极差,给机械加工带来了很大的困难。对此,如何提高该类材料工件的加工质量,降低加工成本,就成为一个急需解决的工艺难题。
  
  首先,我们分析不锈钢材料的性能、成分及金相组织。按其金相组织不锈钢可分为铁素体、马氏体和奥氏体3种。铁素体和马氏体不锈钢的成份中以铬为主,在淬火-回火或退火状态下使用,综合力学性适中,切削加工一般不太难,奥氏体不锈钢的成分以铬、镍元素为主,淬火后呈奥氏体组织,切削加工性能较差,主要体现在:1)塑性大,加工硬化严重,易产生积屑瘤,使其加工表面质量恶化。切削力比正火45钢高20%,加工表层硬化度高,给下道工序加工带来困难。
  
  2)导热系数小,切削热不易传出,加工硬化严重,加上材料中有碳化物(TiC等),形成硬质夹杂物,又易与刀具发生冷焊,故刀具磨损快,耐用度极低。
  
  体不锈钢。基于这种材质特性,在大量试验的基础上通过分析比较确定工艺参数,就显得极为重要。
  
  1切削性能试验分析由于多数零件毛坯状况及技术要求的原因,一般粗车加工呈断续切削为多,这样就产生相当大的机械摩擦和冲击力。因此,刀具的后刀面磨损加剧、并有崩刃和打刀等现象出现。对此,采用不同结构、不同材料的刀具,同时采取负前角及负倒棱的刀具几何角度等措施进行车削试验,见表1.结果表明,YB215涂层的硬质合金车削效果最好,因为这类刀刀片的强度、硬度都提高,增加了耐磨性和抗冲击片材质中含有稀有合金元素钽(Td)和铌(Nb)等,性,粗车加工效果不错。
  
  表1大粗车试验时刀具几何参数、切削用量及结果刀片材质刀具结构刀具几何参数切削用量耐用度刀具耗损现象前角后角主偏角U(°刃倾角A/(°负倒棱宽机夹后刀面磨损、崩刃较多焊崩刃、打刀出现较多焊后刀面磨损严重有崩刃机夹后刀面磨损、崩刃少见表2半精车、精车试验时刀具几何参数、切削用量及结果刀片材质刀具结构刀具几何参数切削用量耐用度加工表面粗糙度/Lm前角后角主偏角少(°刃倾角A/(°负倒棱宽焊机夹立方氮化硼机夹著提高刀具的切削性能。刃强度,并能增大实际切削前角,一般选取刃倾角为2刀具几何参数和结构A=-15.0在半精车、精车试验时由表2可以看出,4种刀具都很少出现崩刃和打刀现象,YG8N、YW2仅是后刀面磨损较快。而涂层硬质合金、立方氮化硼刀具,加工耐用度和切削速度都较高。如果在使用立方氮化硼车刀切削之前,先用金刚石油石研磨一下刀刃及前后刀面,则刀具的耐用度会进一步提高。
  
  2主要技术措施2.1刀具材料的选择在加工奥氏体不锈钢时,由于切削力很大,切屑与前刀面高速摩擦接触;切削力集中在刀刃处,容易产生崩刃现象。因而刀具材料不宜采用强度低、脆性大的YT类硬质合金。另外YT类硬质合金中的钛元素,在高温下与工件材料中钛元素发生亲和,产生冷焊,加剧了扩散磨损。选用韧性好的YG硬质合金,但是该材料导热性差,热量集中在刀尖处给加工带来困难。目前在YG8的材料中加入1%Nb后成为YG8N,该材料在使用性能方面比YG8提高12倍。在半精工、精加工时选用涂层的硬质合金(如YB215)和立方氮化硼刀具切削不锈钢,也能显小和加工硬化严重等特点。在选择合理的刀具材料后,刀具几何角度的选择是否合理,就显得尤其重要。为了减少切削力、切削热和功率,在正确、合理地选择刀具的几何角度方面,应注意以下几点:前角C.是刀具最主要的角度之一。增大前角,可减少前刀面挤压切削层的塑性变形,减少切屑流经前刀面的阻力,粗车奥氏不锈钢时,前角一般取负值-10°-20°。在半精车、精车时对硬质合金刀具15.25.为宜。
  
  中华不锈钢网从权威人士处获悉:后角A.增大后角,可以减少后刀面摩擦,提高加工表面质量和刀具耐用度。但是刀具的前角、后角过大时,刀具的楔角将变小,使刀尖的强度下降,实验发现在粗加工时6°8°,精加工时= 8°10较为合适。在刃磨时,应保证前后刀面较低的表面粗糙度。
  
  主偏角U主偏角较小时,能减少后刀面磨损,提高刀具耐用度。主偏角应根据机床、工件形状、刀具的刚性和装刀位置来选择和确定。
  
  全圆弧形断屑槽,可以增大前角和取得良好的断屑效果。
  
  6)刀具结构上,应尽量选用机夹可转位刀具形式,这样可有效地减轻劳动强度和降低刀具成本,避免焊接硬质合金产生的裂纹导致物理性能下降等问题。
  
  3切削用量的选取合理地选取切削速度v、进给量/和背吃刀量ap对于提高奥氏体不锈钢材料的加工质量能起很重要的作用,对于切削效率、表面加工质量以及刀具耐用度的影响极大。根据切削原理分析后发现,影响切削温度的最大因素是切削速度,其次为进给量,最小是背吃刀量。实验表明,在机床功率及刚性允许的情况下,背吃刀量可适当增大。
  
  对于奥氏体不锈钢难加工材料,其切削速度一般要比碳钢低得多,因为切削速度的提高将会导致刀具的加剧磨损。对任何一种难加工材料,都有一个最佳切削速度值,这个值可以通过实验来确定。根据刀具的材料,其实验得到的切削参数见表1、表2.进给量对工件表面粗糙度和断屑、排屑的影响很大。进给量不宜过大,以免引起切削负荷过大,但也不能太小。以避免切削刃在前次走刀所形成的冷硬层内工作,实验证明车削奥氏体不锈钢一般不4切削液的选取由于加工过程中首先是粘刀与材料加工过热、积屑瘤产生,导致材料加工硬化加剧,切削力增加,刀具的前刀面与切屑摩擦严重,切削热大量产生。同时材料韧性大,刀尖的撑开作用困难。针对以上问题,选择抗粘结和冷却性能好的切削液是有效办法。
  
  通过大量的实验发现,对切削液应有以下要求:一是流动性要好;二是高温润滑性要好。也就是说,切削液的流动性好,可使切削液及时地、连续地流到加工面上去冷却、润滑,减少刀具产生积屑瘤、不粘刀。对此,通过多组配方进行对比实验发现,采用了高速全损耗系统用油、酒精、二硫化钼3种成分配比的切削液,使用效果比较好。其配方为:全损耗系统用油40%,粘度小,流动性好,有低温润滑、冷却作用。二硫化钼20%,润滑性好,在高温高压下其润滑效果好;酒精40%,粘度小,流动性好,冷却散热效果较好。配比时,先将二硫化钼粉与酒精搅拌均匀后,再加入高速全损耗系统用油,充分搅匀即可。
  
  对于硬质合金类及立方氮化硼材料刀具,切削液的供给必须及时、充分,最好能采用喷雾冷却、高压冷却等高效冷却方法。以防止刀具材料产生裂纹。
  
  中华不锈钢网从权威人士处获悉:抗碱性熔渣能力强,不易与金属氧化物发生化学反应和润湿,因此它便能很有效的起到防粘砂的目的,常用在高锰、高铬铸钢件上基于上述原因,我们决定选用镁砂粉作为涂料的耐火骨料但该种骨料在使用时有两点要注意:一是它在酸性硅质铸型上,高温时因共熔现象破坏涂层,使铸件表面出现麻点等缺陷;二是当它被混制成水基涂料时,膨润土表面的钠离子会被游离的镁离子所取代,使土粒外层的水化膜变薄,削弱了离子间的斥力,使涂料的悬浮性变差而产生沉淀所以必须使用酒精作为载体2醇基镁砂粉涂料的应用镁砂粉涂料配比见表2,其性能见表3涂料混碾工艺加镁砂粉、锂基膨润土干碾5 ~10min,再加钙基膨润土、硅溶胶、适量酒精碾压10小直径高压容器杆式焊头的焊接技法陈功振(福州大学机械工程及自动化学院,福建福州350002)杆式焊头自动焊接就是在自动焊设备上,加装送丝送剂杆,与熔剂层下自动焊一样,可进行筒体内部的纵缝和环缝焊接。其设备外形见焊机改装,将其安装在装有四个小轮的架子上,但无行走机杆式焊头自动焊接机构,这样与旋转胎架配合,就可进行筒体的环缝焊接。当焊接筒体的纵缝时,可用TC-17M自动焊机机头牵引焊剂输送器:主要是靠压缩空气将焊剂压出,其结构如所示送丝送剂管:送丝送剂管长为1管内径为3mm,头部装有出气孔,可使剩余压缩空气由小孔排出,以免气体侵入焊缝而影响质量头部装有二套可调节高低的导向轮,一套焊接纵缝用,另一套焊接环缝甩送丝送剂管的长度和外形,可根据筒体的直径和长度相应伸长和缩小。若要缩小体积,可将送剂管一并放入壳体内,亦可将壳体当作送剂管甩其结构如所示本焊接方法的优点是:(1)设备结构简单,改装方便;(2)比手工焊的生产效率高;(3)操作容易掌握,质量容易保证;(4)劳动强度低;(5)可进行筒体内纵环焊缝的焊接。:2004~08-16轮挂涂料,另一碾轮不挂;每间隔1h加酒精,防止太干;前半程涂料偏稠、后半程涂料偏稀。)后加活化剂、防腐剂和酒精,直至要求的密度;碾压30min后出碾,总碾压时间为6h表2镁砂粉涂料配比镁砂粉(耐火骨料)基膨润土(悬浮剂)钙基膨润土(低温粘结剂)硅溶胶+树脂(高温粘结剂)(活化剂)福尔马林(防腐齐1j微量随气温表3镁砂粉涂料性能(3)涂料的涂刷涂料一般要求涂刷3遍其中,第一次涂刷时,涂料要相对稀一些,以便于涂料能更深地渗入型砂空隙当中;第二遍要求涂料相对稠一些,以便建立较厚的涂层;第三遍涂刷时,涂料要求较稀,以便获得较光滑的涂层表面和铸件表面。总体要求是:大件涂层厚度在2~3mm;中小件涂层厚度在1~2mm之间为保证涂层有一定的厚度,要求每一遍涂料涂刷之间隙5,要点燃涂料应用效果该涂料在生产中发挥了明显的抗粘砂作用,尤其是对ZG18-8类铸件,效果尤为突出,一些壁厚件,如阀板、法兰等与碳钢件一样不存在粘砂现象,经水爆清砂后就可进入精整入库工序铸件表面质量明显提高,生产工期大大缩短,经济效益相当显著,可节约大量的乙炔、氧气、焊条、钢丝以及砂轮等清砂用物资,同时也大大降低了工人的工作量,因此深受广大工人的青擦存在问题涂料的悬浮性差,悬浮值为85%,涂料容易沉淀;涂料密度尚无法精确控制,导致涂刷层厚度不易控制。

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