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      304不銹鋼高速車削的主要切削特性及切屑形成過程分析

      來源:不銹鋼管編輯 發布時間:2020-05-22 次瀏覽

      304是一種奧氏不銹鋼。它的硬度不是很高,但可塑性很好。304不銹鋼無縫管通常,傳統切削通過降低切削速度來保證切削質量,但是其加工效率通常較低。本文通過高速車削不銹鋼的實驗,分析了高速車削不銹鋼的主要切削特性和切屑形成過程,為優化高速車削工藝參數提供參考。

      常用的不銹鋼有鐵素體型、馬氏型和奧氏型,根據金相組織分鐵素體不銹鋼和馬氏不銹鋼硬度較低,其綜合力學性能接近普通碳鋼,因此切割并不困難。304鋼的主要成分是:碳含量小于0.15%,鉻含量在17%-19%,鎳含量在8%-10%。由于其低碳含量、低硬度304和優異的塑性,型鋼主要通過軋制生產。該結構多為奧氏機體結構,可加工性差,日常加工效率普遍較低。對于傳統的切削304,機床的主軸速度通常設計為低于400轉/分鐘,以確保質量。由于機床的轉速相對較低,切割效率自然相對較低。為了提高304的加工效率,有必要設計一套高轉速條件下的工藝參數。為了分析和優化工藝參數,本實驗參照《金屬切削手冊》進行設計。本實驗采用典型的切削加工方法。本次高速車削的實驗條件為:工件試樣為304巴40毫米100毫米,刀具材料為高速工具鋼,刀具前角=12度,前角=8度,主偏轉角Kr=45度,副偏轉角KR=5度,刀尖圓弧半徑R=0.2mm毫米,刀片傾角s=-5度。機器速度n=1800r/min(普通車削不銹鋼的4倍),反向切削量ap(切削深度)=0.6mm,進給量f=0.12 mm/r。使用5%乳液作為冷卻劑。對比實驗條件是低速普通車床轉速n=320r/min,其他參數相同。

      一、304不銹鋼高速車削主要切削特性分析

      在304 工件試樣上以兩種不同的轉速進行了轉向實驗。通過觀察和測量樣品在不同切割速度下的狀態,主要切割特征分析如下:

      1.切削后,表面硬度大大增加,加工硬化嚴重。高速車削后,測量工件試樣表面的硬度,對比材料的硬度增加了約6個洛氏硬度單位。與普通車削相比,測量了工件試樣表面的硬度。對比材料的硬度增加小于1 洛氏硬度單位,兩者之間的差異為5 洛氏硬度單位。這一現象表明,在高速車削過程中,工件試樣表面塑性變形嚴重,導致表面加工硬化嚴重。同時,由于該材料中奧氏的金相組織不銹鋼換熱管穩定性差,在切削力擠壓和高溫的雙重作用下,一些奧氏體可能轉變為馬氏體,進一步增加硬度,使加工硬化更加嚴重。根據對這一現象的分析,為了提高304的加工效率,有必要克服高速切削下的加工硬化,并可考慮使用高硬度刀具材料和刃磨銳邊。

      2.刀具磨損明顯快于普通車削。觀察304高速車削和普通車削,高速車削過程中刀具磨損明顯快于普通車削,高速車削后刀具表面明顯粗糙,出現粘刀現象,表明高速車削時形成了積屑瘤并粘附在刀具上,從而增加了刀具磨損,降低了刀具壽命。然而,普通轉彎的現象并不明顯。根據對這一現象的分析,為了提高加工效率

      3.高速車削時局部溫度高,增加切削液量后溫度明顯提高。在高速車削過程中,溫度上升相對較快。當切削液的用量與普通車削用量相同時,切削刀具的尖端會明顯受熱而“冒煙”。切削液用量增加后,效果明顯改善。這說明在高速切削過程中,會產生高溫,高溫也是影響加工硬化、刀具壽命和切屑積累的重要因素。因此,在高速車削中應使用冷卻能力好的冷卻液,并增加用量。

      2.304不銹鋼高速車削切屑形成過程分析

      通過觀察304高速車削和普通車削的切屑,兩者的外觀差異相對較大。普通車削的切屑呈帶狀,有少量卷曲,邊緣平整光滑,而高速車削的切屑呈帶狀,卷曲嚴重,邊緣有嚴重毛刺。從外觀顏色來看,高速車削的切屑顏色明顯較深,有少量呈藍色。



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