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304不锈钢高速车削的主要切削特性及切屑形成过程分析

来源:不锈钢管编辑 发布时间:2020-05-22 次浏览

304是一种奥氏不锈钢。它的硬度不是很高,但可塑性很好。304不锈钢无缝管通常,传统切削通过降低切削速度来保证切削质量,但是其加工效率通常较低。本文通过高速车削不锈钢的实验,分析了高速车削不锈钢的主要切削特性和切屑形成过程,为优化高速车削工艺参数提供参考。

常用的不锈钢有铁素体型、马氏型和奥氏型,根据金相组织分铁素体不锈钢和马氏不锈钢硬度较低,其综合力学性能接近普通碳钢,因此切割并不困难。304钢的主要成分是:碳含量小于0.15%,铬含量在17%-19%,镍含量在8%-10%。由于其低碳含量、低硬度304和优异的塑性,型钢主要通过轧制生产。该结构多为奥氏机体结构,可加工性差,日常加工效率普遍较低。对于传统的切削304,机床的主轴速度通常设计为低于400转/分钟,以确保质量。由于机床的转速相对较低,切割效率自然相对较低。为了提高304的加工效率,有必要设计一套高转速条件下的工艺参数。为了分析和优化工艺参数,本实验参照《金属切削手册》进行设计。本实验采用典型的切削加工方法。本次高速车削的实验条件为:工件试样为304巴40毫米100毫米,刀具材料为高速工具钢,刀具前角=12度,前角=8度,主偏转角Kr=45度,副偏转角KR=5度,刀尖圆弧半径R=0.2mm毫米,刀片倾角s=-5度。机器速度n=1800r/min(普通车削不锈钢的4倍),反向切削量ap(切削深度)=0.6mm,进给量f=0.12 mm/r。使用5%乳液作为冷却剂。对比实验条件是低速普通车床转速n=320r/min,其他参数相同。

一、304不锈钢高速车削主要切削特性分析

在304 工件试样上以两种不同的转速进行了转向实验。通过观察和测量样品在不同切割速度下的状态,主要切割特征分析如下:

1.切削后,表面硬度大大增加,加工硬化严重。高速车削后,测量工件试样表面的硬度,对比材料的硬度增加了约6个洛氏硬度单位。与普通车削相比,测量了工件试样表面的硬度。对比材料的硬度增加小于1 洛氏硬度单位,两者之间的差异为5 洛氏硬度单位。这一现象表明,在高速车削过程中,工件试样表面塑性变形严重,导致表面加工硬化严重。同时,由于该材料中奥氏的金相组织不锈钢换热管稳定性差,在切削力挤压和高温的双重作用下,一些奥氏体可能转变为马氏体,进一步增加硬度,使加工硬化更加严重。根据对这一现象的分析,为了提高304的加工效率,有必要克服高速切削下的加工硬化,并可考虑使用高硬度刀具材料和刃磨锐边。

2.刀具磨损明显快于普通车削。观察304高速车削和普通车削,高速车削过程中刀具磨损明显快于普通车削,高速车削后刀具表面明显粗糙,出现粘刀现象,表明高速车削时形成了积屑瘤并粘附在刀具上,从而增加了刀具磨损,降低了刀具寿命。然而,普通转弯的现象并不明显。根据对这一现象的分析,为了提高加工效率

3.高速车削时局部温度高,增加切削液量后温度明显提高。在高速车削过程中,温度上升相对较快。当切削液的用量与普通车削用量相同时,切削刀具的尖端会明显受热而“冒烟”。切削液用量增加后,效果明显改善。这说明在高速切削过程中,会产生高温,高温也是影响加工硬化、刀具寿命和切屑积累的重要因素。因此,在高速车削中应使用冷却能力好的冷却液,并增加用量。

2.304不锈钢高速车削切屑形成过程分析

通过观察304高速车削和普通车削的切屑,两者的外观差异相对较大。普通车削的切屑呈带状,有少量卷曲,边缘平整光滑,而高速车削的切屑呈带状,卷曲严重,边缘有严重毛刺。从外观颜色来看,高速车削的切屑颜色明显较深,有少量呈蓝色。



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