Токарная обработка нержавеющей стали AISI304

Аустенитная нержавеющая сталь AISI 304 (т.е. нержавеющая сталь 0Cr18Ni9) обладает хорошей коррозионной стойкостью, термостойкостью, низкотемпературной прочностью и комплексными механическими свойствами. Он широко используется в пищевом оборудовании, химическом оборудовании и промышленном оборудовании для атомной энергетики. Этот вид аустенитной нержавеющей стали обладает хорошей межкристаллитной коррозионной стойкостью, отличной коррозионной стойкостью во многих окисляющих кислотах (таких как HNO3), высокой коррозионной стойкостью в щелочных растворах, большинстве органических и неорганических кислот, а также в атмосфере, воде и паре. Аустенитная нержавеющая сталь AISI 304 имеет относительную обрабатываемость Kr около 0,4, что является типичным труднообрабатываемым материалом.

Характеристики токарной обработки нержавеющей стали AISI 304

Аустенитная нержавеющая сталь AISI304 имеет плохую обрабатываемость, что в основном проявляется в большом усилии резания, серьезном деформационном упрочнении, высокой локальной температуре в зоне резания и легкой адгезии и износе инструментов.

(1) Большое усилие резания

Аустенитная нержавеющая сталь AISI 304 имеет низкую твердость (твердость ≤ 187hbs) и хорошую пластичность (удлинение после разрыва) из-за большого количества Cr, Ni, Mn и других элементов δ 5 ≥ 40%, уменьшение площади ψ ≥60％)。 Пластическая деформация во время резки велика, и прочность все еще может сохраняться при высокой температуре (прочность обычной стали значительно снижается при повышении температуры резки), что приводит к большой силе резания аустенитной нержавеющей стали AISI304. При обычных условиях резания удельная сила резания нержавеющей стали AISI 304 составляет 2450 МПа, что более чем на 25 % выше, чем у стали 45.

(2) Жесткое закаливание

Нержавеющая сталь AISI 304 сопровождается явной пластической деформацией при механической обработке, а решетка материала будет давать серьезные деформации; В то же время из-за дефектов структуры аустенита по устойчивости небольшая часть аустенита в этом процессе переходит в мартенсит; Кроме того, примесные соединения в аустените будут разлагаться из-за нагрева по мере протекания процесса резания, а дисперсные примеси будут образовывать упрочненный слой на поверхности, что делает явление наклепа весьма очевидным, а прочность после упрочнения σ B до 1500 МПа и глубина закаленного слоя 0,1-0,3 мм.

(3) Местная температура в зоне резания высокая

Поскольку для нержавеющей стали AISI304 требуется большое усилие резания, а стружку нелегко срезать, работа, затрачиваемая на отделение стружки, также велика. Резка нержавеющей стали AISI 304 в обычных условиях примерно на 50 % выше, чем резка низкоуглеродистой стали, что приводит к большему выделению тепла при резке. Аустенитная нержавеющая сталь имеет плохую теплопроводность. Теплопроводность нержавеющей стали AISI304 составляет 16,3-21,5 Вт/м·К, что составляет лишь одну треть от теплопроводности стали 45. Поэтому температура в зоне резания высокая (как правило, тепло, отводимое стружкой во время резания, должно составлять более 70% тепла резания). Большое количество тепла при резании концентрируется в области резания и контактной поверхности «стружка инструмента», а тепло, передаваемое в инструмент, составляет до 20% (значение составляет всего 9% при резке обычной углеродистой стали). условия резки, температура резки нержавеющей стали AISI304 примерно на 200-300 ℃ выше, чем у стали 45.

(4) Инструмент склонен к прилипанию и износу

Из-за высокой термостойкости и склонности аустенитной нержавеющей стали к деформационному упрочнению нагрузка при резании велика, а сродство между аустенитной нержавеющей сталью и инструментами и стружкой будет значительно повышено из-за сродства между аустенитной нержавеющей сталью и инструментами во время резания. процесс, который неизбежно приведет к склеиванию, диффузии и другим явлениям, приводящим к прилипанию и износу инструмента. В частности, твердые включения, образованные небольшой долей карбидов, ускоряют износ инструмента и даже вызывают обрушение кромки, что значительно снижает срок службы инструмента и влияет на качество поверхности обрабатываемых деталей.

Выберите разумный процесс токарной обработки

Из-за плохой обрабатываемости аустенитной нержавеющей стали AISI304 необходимо выбрать разумный процесс токарной обработки, включая разумный выбор материалов токарного инструмента, геометрических параметров инструмента, параметров резания и охлаждающей жидкости, чтобы получить более высокую эффективность производства и качество обработки.

(1) Материал инструмента

Правильный выбор инструментальных материалов имеет большое значение для обеспечения эффективной обработки аустенитной нержавеющей стали. В соответствии со сложными токарными характеристиками нержавеющей стали AISI 304 анализ показывает, что выбранные режущие инструменты должны обладать характеристиками высокой прочности и ударной вязкости, в то же время они также должны иметь хорошую износостойкость и термостойкость, а также обеспечивать их небольшое сходство с нержавеющей сталью. В настоящее время цементированный карбид и быстрорежущая сталь по-прежнему являются наиболее часто используемыми материалами для режущих инструментов.

① Твердый сплав

Поскольку сила резания труднообрабатываемых материалов велика, а контакт между стружкой и передней поверхностью короткий, сила резания в основном сосредоточена вблизи кромки, которая склонна к разрушению кромки. Поэтому для механической обработки можно выбирать инструменты из цементированного карбида YG. Цементированный карбид YG обладает хорошей ударной вязкостью, высокой износостойкостью и краснотой, а также хорошей теплопроводностью. Подходит для обработки аустенитной нержавеющей стали. Также можно выбрать инструмент YG8N. Благодаря добавлению Nb производительность резания в 1-2 раза выше, чем у YG8, и эффект хороший, когда он используется при черновой и полуточной обработке.

② Быстрорежущая сталь

Инструменты из быстрорежущей стали могут эффективно избежать того явления, когда твердые инструменты легко повредить из-за размера, формы и структуры токарной заготовки из нержавеющей стали. Традиционные инструменты из быстрорежущей стали (например, W18Cr4V) больше не могут соответствовать текущим требованиям обработки с точки зрения долговечности, но новые инструменты из быстрорежущей стали с превосходными режущими характеристиками, такие как алюминий, содержащий быстрорежущую сталь (например, W6Mo5Cr4V2Al) и азот содержащих быстрорежущую сталь (например, w12mo3cr4v3n).

(2) Геометрические параметры инструмента

Разумное определение геометрических параметров выбранного инструмента является важным фактором для эффективного повышения долговечности инструмента и эффективности обработки материалов из нержавеющей стали AISI 304. Как правило, инструмент должен иметь большие передние и задние углы и острые режущие кромки.

(3) Параметры резки

Нержавеющая сталь AISI 304 является типичным труднообрабатываемым материалом, поэтому параметры резки следует выбирать разумно. Параметры резания имеют большое влияние на упрочнение, силу резания, нагрев и эффективность обработки. Скорость резания оказывает наибольшее влияние на температуру резания и стойкость инструмента ν c. Вторая — это скорость подачи F, а скорость обратной подачи AP оказывает наименьшее влияние.

(4) Смазочно-охлаждающая жидкость

Из-за плохой режущей способности нержавеющей стали AISI304 выбранная смазочно-охлаждающая жидкость должна иметь лучшее охлаждение, смазывающую способность и проницаемость (т. е. антиадгезионные свойства). По возможности следует выбирать эмульсии и вулканизированные масла, содержащие противозадирные присадки, такие как s и Cl.

Эмульсия обладает хорошими охлаждающими свойствами и в основном используется для чернового точения нержавеющей стали. Вулканизированное масло обладает определенными охлаждающими и смазывающими свойствами и низкой стоимостью. Его можно использовать для получистовой или чистовой обработки нержавеющей стали. Если в смазочно-охлаждающую жидкость добавить противозадирные или масляные присадки, ее смазывающая способность может быть значительно улучшена. Обычно используется для чистовой обработки нержавеющей стали. Смазочно-охлаждающая жидкость, изготовленная из смеси четыреххлористого углерода, керосина и олеиновой кислоты, значительно улучшает проницаемость охлаждающей и смазочной жидкости и особенно подходит для чистовой обработки материалов из аустенитной нержавеющей стали AISI 304. Из-за большой теплоты резания аустенитной нержавеющей стали следует использовать распыление, охлаждение под высоким давлением и другие методы, насколько это возможно, для улучшения эффекта охлаждения.