不銹鋼的切削性能研究
在工業(yè)上采用幾種類型不銹鋼，按金相組織分為：鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、奧氏體+鐵素體型以及沉淀硬化型等不銹鋼。
奧氏體不銹鋼，除含鉻12~25%以外，還含有Ni7 20%和其它對(duì)鋼性能有影響因素，它具有優(yōu)良的機(jī)械性能，好的耐蝕能力和較突出的冷變性能，在加熱時(shí)鋼的組織不變，淬火不能強(qiáng)化，通過(guò)冷作硬化可較大提高強(qiáng)度，如再經(jīng)時(shí)效，抗拉強(qiáng)度可達(dá)6b=1600~2800Mpa這類鋼最典型代表是lGrl8Ni9Ti. 1不銹鋼切削加工性能的研究金屬材料切削加工性是指材料切削加工的難易程度。
它具有一定的相對(duì)性，以45鋼的可切削性作為1，常用材料相對(duì)可切削性Kr，可分為八級(jí)，加工性等級(jí)為1級(jí)（Kr=.8~1），為很容易切削材料，8級(jí)為很難切削材料（Kr不銹鋼Kr=0.15~0.5，是相對(duì)可切削性較差的金屬材料，例如奧氏體不銹鋼（lGrl8Ni9Ti）Kr=0.4，鐵素體不鎊鋼（1Gr28）Kr=0.48，馬氏體不銹鋼（2Grl 1.1物理、機(jī)械性能對(duì)可切削性的影響不銹鋼的物理、機(jī)械性能對(duì)切削性有很大影響，給切削加工帶來(lái)不少困難。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此在常溫下不銹鋼強(qiáng)度、屈服點(diǎn)并不比一般鋼材高，但高溫下機(jī)械性能高。：特別是加工硬化很大，所以不銹鋼的機(jī)械性能在切削過(guò)程中遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般鋼材的，其可切削性比一般鋼要差。
由于不銹鋼的韌性大，對(duì)其它材料的親和力性強(qiáng)，當(dāng)別的金屬與之接觸時(shí)，在一定壓力作用下，就會(huì)產(chǎn)生粘附：現(xiàn)象，粘附現(xiàn)象的強(qiáng)弱，除決定于不銹鋼本身特性外，還與相接觸材料性質(zhì)（硬度、表面粗糙度）以及環(huán)境溫度、接觸壓力、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和接觸表面之間潤(rùn)滑條件有關(guān)。不銹鋼在切削過(guò)程中，刀具的前刀面和被切離金屬的表面：是在很大壓力，很篼溫度和很大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的條件下相接觸的，在此條件下，很容易產(chǎn)生通常所說(shuō)的“積屑瘤”。因而切削不銹鋼比一般鋼材更容易產(chǎn)生“積屑瘤”。
積屑瘤的產(chǎn)生對(duì)工件粗糙度起惡化作用。而降低表面粗糙度是機(jī)械制造工藝中及其重要的，也是衡量工件精加工可切削性主要指標(biāo)。
由于不銹鋼的韌性大、高溫強(qiáng)度大、切削過(guò)程中切屑不容易卷曲和折斷，這樣，不僅會(huì)嚴(yán)重影響操作的順利進(jìn)行，而且切屑會(huì)擠壓已加工表面，影響以加工表面質(zhì)量，甚至引起刀刃崩碎。因而，切削不銹鋼時(shí)，排屑、斷屑是要考慮解決的重要問(wèn)題之一。：（3）導(dǎo)熱性差影響可切削性。合金元素鉻、鎳除增加鋼的強(qiáng)度、韌性使可切削性變壞外，它還大大降低了鋼的導(dǎo)熱性。例如不銹鋼lCrl8Ni9Ti導(dǎo)熱系數(shù)X僅為45鋼的24%.所以，其已變形層深度相應(yīng)高出很多。
刀具工作表面和零件表面溫度，對(duì)切削加工有重要意義。對(duì)刀具來(lái)說(shuō)，因?yàn)楦叩那邢鳒囟群驮诘毒呓佑|面上較大的單位壓力，使被加工金屬與刀具材料間發(fā)生急劇擴(kuò)散，出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象。切屑與刀具間周期性粘焊和它從刀具上分離下來(lái)時(shí)，粘附的切屑微粒引起刀具磨損的增加，尤其在斷續(xù)切削過(guò)程中，這種情況更加嚴(yán)重，促使刀刃迅速破壞。
對(duì)工件來(lái)說(shuō)，除因粘結(jié)引起切削過(guò)程中出現(xiàn)撕扯而：使加工表面質(zhì)量惡化外，由于不銹鋼的膨脹系數(shù)大，（一般碳鋼線膨脹系數(shù)a=（10.6~12xlOV1，而奧氏體鋼起整個(gè)零件的不均勻性膨脹，引起尺寸變化較大。精度高的零件，往往難以控制。
1.2用熱處理改善不銹鋼的可切削性對(duì)馬氏體不銹鋼在鍛造后，需退火以降低硬度改善可切削性。在沖壓后也需進(jìn)行退火，以消除硬化，提高塑性，便于進(jìn)一步加工。
對(duì)于含碳化相的奧氏體合金，淬火使可切削性惡化，含碳愈多，惡化愈甚。為獲得單相奧氏體組織，提高耐蝕性，可在110尤左右加熱使所有碳化物都溶人奧氏體，然后水淬快冷至室溫，即獲得單相奧氏體組織。這種處理稱為固溶處理。它與一般鋼淬火不同，其目的是提高耐蝕性同時(shí)，改善切削性能。
雙相不銹鋼通常采用lOOd-llOOt淬火后，可獲得鐵素體及奧氏體組織，由于奧氏體組織存在，降低了高鉻鐵素體的脆性提高了可焊性、初性，降低晶粒長(zhǎng)大傾向。
除采用組織變化進(jìn)行退火改善可切削性外，現(xiàn)還采用“高溫切削”工藝。因?yàn)樵诓讳P鋼加熱到700T時(shí)，彈性模數(shù)E及6b、6s、》l；數(shù)值最小，可切削性好。因此高溫切削大大提高生產(chǎn)率（此溫度較難控制）。
1.3用加入物改善不銹鋼可切削性不銹鋼中加人易切削元素，可以使切削阻力小和容易斷屑，可以改善工件表面質(zhì)量。可切削性能顯著改善。
加人易切削元素不銹鋼稱為易切削不銹鋼，一般加人元素有S、Se、Pb等及鉛、鉍、銀等復(fù)合元素，效果明顯。
2不銹鋼切削條件的研究2.1刀具材料正確選擇刀具材料，是保證高效率加工不銹鋼的先決條件。加工不銹鋼，刀具材料一般有硬質(zhì)合金和高速鋼兩大類。按生產(chǎn)實(shí)踐，車削不銹鋼時(shí)以YG8、YG6等鎢鉆類合金較多，其中以YG8最普遍。這是因?yàn)殒u鈷類合金韌性好，能承受沖擊載荷，用它制成的車刀可采用較大前角和磨出較鋒利刃口，切屑容易變形，使切削輕快，在初加工和斷續(xù)表面加工中不容易崩刃。
在YG8中加人一種高熔點(diǎn)稀有金屬碳化物而成為YG8N，更適合于不銹鋼切削。它具有YG8的強(qiáng)度和YG6的硬度，耐磨性比YG6提高一半，比YG8提高倍，而使用強(qiáng)度與YG8相當(dāng)。所以切削不銹鋼的刀具大多是YG8、YG6和YG8N，此外YW1、YW2也較適合于切削不銹鋼，而車削馬氏體不鎊鋼，以YT15的刀具耐用度較高。
以上刀具既可以是焊接式也可以是機(jī)夾不重磨式。
數(shù)控機(jī)床用刀具亦有立方氮化硼等材料。
高速鋼在生產(chǎn)中采用W18Q4V最常見。其缺點(diǎn)是耐磨性差，現(xiàn)在生產(chǎn)中采用超硬501高速鋼其硬度高、韌性好，加0.25硬質(zhì)合金車螺紋20在生產(chǎn)中不銹鋼切削用量列于表2、表3中供。
注意，同樣是不銹鋼，由于牌號(hào)不同，可切削性也不工不銹鋼時(shí)耐磨性顯著提篼，壽命比W18Ci4V高2-4倍。2.2刀具幾何形狀提高刀具耐用度，使刀具切削部分幾何形狀適應(yīng)不銹鋼特點(diǎn)，是不銹鋼切削關(guān)鍵所在。
是加工lCrl8M9Ti鋼時(shí)，車刀后角對(duì)耐用度影響實(shí)驗(yàn)曲線。實(shí)驗(yàn)條件：刀具材料YG8，切削速度w=94m/前角選擇，在力求不崩刃前提下，盡量采用大前角。后角選擇在保證切削刃必要強(qiáng)度前提下將后角增大。在生產(chǎn)中，車刀前角7為15°~20°，鉸刀前角10~20°，絲錐20°左右。
中后角在10°以下隨度數(shù)的增加而增加刀具耐用度，從10°20°，隨度數(shù)增加而降低耐用度。后角a―般為6°，粗加工為增加刀刃強(qiáng)度取小于6°，精加工時(shí)取大于6°。為了減小經(jīng)向切削力，應(yīng)盡量選較大主偏角。一般切削不銹鋼的刀具都采用斷屑槽，其寬度為3~5mm，槽深0.5~.3，控制斷肩槽位置、形狀都可以影響切屑形狀和流出狀況。
2.3切削用量切削不銹鋼時(shí)，切削用量選擇主要考慮刀具耐用度，其次是生產(chǎn)效率。
切削速度選擇應(yīng)越過(guò)所謂“崩刃范圍”，例如lCrl8Ni9Ti，ap=05mm，當(dāng)Vc=50m/min時(shí)，會(huì)出現(xiàn)刀具耐用度突然下降，在此時(shí)切削振動(dòng)最嚴(yán)重，刀具相對(duì)于工件振動(dòng)的結(jié)果造成刀刃微崩，這種速度被稱之為“崩刃范圍”。它決定于刀具后面磨損和切屑形成過(guò)程中的自激振動(dòng)，而刀具耐用度下降程度則與工藝系統(tǒng)剛度有關(guān)，剛性越好，振動(dòng)越小，則刀具壽命下降越小。
刀具耐用度隨進(jìn)給量減小而增高，但不能小于0.1mm，以避免冷作硬化現(xiàn)象。
切削深度對(duì)刀具耐用度影響很小，它的選用應(yīng)能使在該加工余量相應(yīng)系統(tǒng)剛度條件下，以最少走刀次數(shù)完成零件的加工。
同，切削用量就有差別。若以車削lCrl8Ni9Ti為標(biāo)準(zhǔn)，則加系數(shù)為0.6~0.7等。
表2加工不銹鋼的切削用量表3 1Cn8Ni9Ti的車削用量工件粗車精車鏜孔切斷直徑轉(zhuǎn)速n進(jìn)給ft轉(zhuǎn)速進(jìn)給量轉(zhuǎn)速進(jìn)給量轉(zhuǎn)速進(jìn)給置手動(dòng)受動(dòng)2.4冷卻潤(rùn)滑不銹鋼在切削加工過(guò)程中對(duì)冷卻潤(rùn)滑有較高的要求，因此，要求冷卻液具有的冷卻性能、潤(rùn)滑性能和洗滌性能。
有些不銹鋼潤(rùn)滑采用動(dòng)物油，如應(yīng)用四氯化碳20%，豬油80%，滲透性和潤(rùn)滑性好，適于不銹鋼鉸孔和攻螺紋，可提高工件表面質(zhì)量，較低表面粗糙度（用于2Crl3螺紋加工）。
3結(jié)論綜上所述，從金屬可切削角度，不銹鋼是難切削材料，但由于越來(lái)越多的產(chǎn)品應(yīng)用此材料，充分認(rèn)識(shí)其組織性能，設(shè)計(jì)出有利切削條件，加工出滿足設(shè)計(jì)要求零件是可行的，而且其經(jīng)濟(jì)性較好。
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