不锈钢材料加工难点分析
不锈钢管生产难点及措施
不锈钢管生产难点及措施一、难点：管坯加热的质量控制管坯加热质量主要体现在温度和均匀性两个方面。
温度低、加热不均，将导致不锈钢管内外壁温度不一，使不锈钢管内外壁金属晶体结构不同，从而影响不锈钢管的性能。
解决措施：1.严格控制管坯加热温度，遵循管坯加热工艺制度，管坯加热温度应在1050℃-1200℃之间。
2.定期检查管坯加热炉内温度场分布情况，确保温度场分布均匀，以减少温度不均对管坯加热质量的影响。
3.控制管坯在加热炉内的停留时间，确保管坯加热均匀。
二、难点：穿孔对中及穿孔工艺的控制穿孔对中不良和不合理的穿孔工艺会导致不锈钢管内外壁金属晶体结构不同，影响不锈钢管的性能。
同时，穿孔工艺控制不当也会影响毛管的质量。
解决措施：1.定期检查和调整穿孔机对中装置，确保穿孔对中精度。
2.根据不同的钢种和规格，制定合理的穿孔工艺制度，控制穿孔速度、穿孔温度和穿孔力等参数。
3.定期检查和更换穿孔针、导板等易损件，确保穿孔质量和效率。
三、难点：减径工艺的控制减径工艺控制不好会影响不锈钢管的内外径和壁厚等参数，导致管件不符合要求。
解决措施：1.根据不同的钢种和规格，制定合理的减径工艺制度，控制减径道次、减径量和减径温度等参数。
2.定期检查和调整减径机的各道次张力，保证减径过程中管件受力均匀，避免管件出现变形和裂纹等问题。
3.定期检查和更换减径模具，确保减径质量和效率。
四、难点：矫直工艺的控制矫直工艺控制不好会导致不锈钢管出现波浪弯、扭曲等问题，影响管件的美观度和使用性能。
解决措施：1.根据不同的钢种和规格，制定合理的矫直工艺制度，控制矫直压力、矫直次数和矫直速度等参数。
2.定期检查和调整矫直机的矫直轮位置和压力，保证矫直过程中管件受力均匀，避免管件出现变形和裂纹等问题。
3.加强操作工的技能培训，提高操作工的技术水平，确保矫直质量和效率。
五、难点：表面质量控制不锈钢管表面质量直接影响其美观度和使用性能。
表面质量控制不好会导致管件表面出现划痕、凹坑、氧化皮等问题。
不锈钢产品加工过程中存在的问题及解决方法
不锈钢产品加工过程中存在的问题及解决方法1、焊缝缺陷：焊缝缺陷较严重，采用手工机械打磨处理方法来弥补，产生的打磨痕迹，造成表面不均匀，影响美观。
2、表面不一致：只对焊缝进行酸洗钝化，也造成表面不均匀，影响美观。
3、划痕难除去：整体酸洗钝化，也不能将加工过程中产生的各种划痕去掉，并且也不能去除由于划伤、焊接飞溅而粘附在不锈钢表面的碳钢、飞溅等杂质，导致在腐蚀介质存在的条件下发生化学腐蚀或电化学腐蚀而生锈。
4、打磨抛光钝化不均匀：手工打磨抛光后进行酸洗钝化处理，对面积较大的工件，很难达到均匀一致处理效果，不能得理想的均匀表面。
并且工时费用，辅料费用也较高。
5、酸洗能力有限：酸洗钝化膏并不是万能的，对等离子切割、火焰切割而产和黑色氧化皮，较难除去。
6、人为因素造成的划伤比较严重：在吊装、运输和结构加工过程中，磕碰、拖拉、锤击等人为因素造成的划伤比较严重，使得表面处理难度加大，而且也是处理后产生锈蚀的主要原因。
7、设备因素：在型材、板材卷弯、折弯过程中，造成的划伤和折痕也是处理后产生锈蚀的主要原因。
8、其他因素：不锈钢原材料在采购、储存过程中，由于吊装、运输过程产生的磕碰和划伤也比较严重，也是产生锈蚀的原因之一。
应采取预防措施——表面处理1、清理打磨：如有损伤应打磨，尤其与碳钢件接触造成的划伤和飞溅、割渣造成的损伤必须认真彻底地清理打磨干净。
2、机械抛光：用适当的抛光工具进行抛光，要求处理均匀一致，并避免过抛和再划伤。
3、除油除尘：不锈钢件在进行酸洗钝化前，须按工艺清除油污、氧化皮、灰尘等杂物。
4、水喷砂处理：要根据不同的处理要求，选用不同的微玻璃珠、不同的工艺参数，并避免过喷等。
5、酸洗钝化：不锈钢件的酸洗钝化必须严格按工艺要求进行钝化。
6、清洗干燥：酸洗钝化后，应严格按工艺进行中和、冲洗、干燥，彻底清除残留的酸液。
7、保护：不锈钢件表面处理完毕后，应做好防护，避免人员抚摸和油污、灰尘等杂物的二次污染。
不锈钢管生产难点及措施
随着现代工业的发展，不锈钢管作为一种重要的工业材料，被广泛应用于石化、航空航天、制药、食品、建筑等领域。
然而，不锈钢管的生产过程中存在着很多难点，需要生产企业采取一系列措施来解决。
一、原材料选择不锈钢管的质量和性能受到原材料的影响，因此，选择高质量的原材料是保证不锈钢管质量的关键。
在选择原材料时，需要注意以下几个方面：1. 化学成分：原材料的化学成分必须符合国家标准GB/T4237-2007《不锈钢热轧板、薄板和带钢》的要求，以确保不锈钢管的质量。
2. 冶炼工艺：冶炼工艺对原材料质量也有很大影响。
选择经过精细冶炼的原材料，可以降低不锈钢管生产中的气孔、缩孔等缺陷的发生率，提高产品的质量。
3. 原材料的表面：原材料表面的油污、氧化皮等杂质会对不锈钢管的成型和表面质量造成影响，因此需要进行表面处理。
二、生产工艺1. 毛坯制备：毛坯的制备是不锈钢管生产的关键环节之一。
采用优质的原材料，经过多道工序的热轧、冷拔、热处理等工艺，制备出质量稳定的毛坯。
2. 坯管切割：在毛坯制备完成后，需要进行坯管切割。
切割时需要保证切口平整，避免切口处出现裂纹、缺陷等问题。
3. 冷拔：不锈钢管的冷拔是将毛坯加工成成品管的关键环节。
在冷拔过程中，需要控制好冷拔比和冷拔次数，并采用合适的冷拔轧辊，以确保管材的质量。
4. 热处理：热处理是提高不锈钢管性能的重要手段。
通过合理的热处理工艺，可以改善不锈钢管的组织结构，提高其耐腐蚀性和强度。
5. 表面处理：不锈钢管的表面处理是保证其外观质量的重要环节。
采用适当的酸洗、抛光等处理方法，可以使不锈钢管表面光洁度和平整度达到要求。
三、质量控制1. 原材料检验：在生产过程中，需要对每批原材料进行严格检验，以确保其化学成分、冶炼工艺等指标符合要求。
2. 在线检测：在生产过程中，需要对每个工序进行在线检测，及时发现问题并采取措施加以解决。
3. 检验记录：在生产过程中，需要对每个工序的产品进行检验，并将检验结果记录下来，以便后期追溯产品质量问题。
论述不锈钢材料切削加工的难点分析与解决方法
论述不锈钢材料切削加工的难点分析与解决方法摘要：结合实际，对不锈钢材料切削加工的难点分析与解决方法进行研究。
首先对不锈钢材料切削难点内容进行论述，其次在难点问题提出的基础上，给出了相关的解决方法。
关键词：不锈钢；材料切削；加工难点；解决方法1.引言和碳素钢进行对比分析，不锈钢中包含Cr、Ni、N、Nb、Mo等合金元素。
这些元素的存在使得不锈钢具备一定的耐腐蚀性，同时使得其性能得到了很大的提升。
比如马氏体不锈钢4Cr13与45号中碳钢进行对比分析，虽然含碳量是相同的，但是切削加工特性仅有45钢的58%。
2.不锈钢材料切削难点分析在金属加工的过程中，切削不锈钢环节，容易存在断刀、粘刀等问题。
这是因为不锈钢切削环节存在塑性变形过大的问题，导致切屑不易折断，粘连到主材上，造成切削环节的硬化比较严重，每次进刀都会给下一次切削产生硬化层，经过层层积累，不锈钢的切削硬度在大幅增大，切削力也要随之增加。
正式因为不锈钢切削环节存在上述的问题，会造成刀具和工件的摩擦力增大，切削温度也会相对较高，同时不锈钢的热传导系数比较小，散热性能不足，刀具和工具之间存在比较大的温度差，造成加工表面质量比较差。
此外，切削温度的上升会导致刀具磨损严重，刀具前刀面存在月牙洼，导致表面质量比较差，不仅使得加工效率下降，还会造成加工成本的增加。
3.提高不锈钢加工质量的方法3.1 刀具材料的选择刀具的选择对于加工来说是非常重要的，刀具是促进加工质量提升的关键性因素。
刀具如果质量比较差，就无法保证加工零件的合格；选择比较好的刀具，能够促进零件加工质量的提升，如果过高，则会导致资源浪费、成本的增加。
综合考虑到不锈钢材料的散热性比较差、产生硬化层、粘刀严重等特性，在刀具的选择过程中，需要达到耐热性强、耐磨性高、与不锈钢亲和力小等要求，从而可以保证加工可以顺利的进行。
3.1.1 高速钢高速钢中含有W、Mo、Cr、V、Go等合金元素，属于高合金工具钢的类型，工艺性能比较好，强度和韧性非常高，抗冲击振动效果都比较高。
不锈钢切削工作总结
不锈钢切削工作总结
不锈钢由于其自身特性,在切削加工过程中难度较大,容易产生磨损。
经过这次切削工作,我总结几点经验:
1. 使用正确的工具材料。
不锈钢最好使用陶瓷或超级陶瓷的刀具,降低磨损。
使用碳钢或高速钢的刀具在切削不锈钢时寿命较短。
2. 选择合适的切削参数。
切削速度和进给率不能太大,否则容易造成刀具断裂。
速度一般控制在100-150/之间,进给率控制在0.1-0.2/转之间。
3. 减小切屑厚度。
一次切除厚度控制在0.2以下,多次切削完成整个形状,减轻单次切削的负担。
4. 切削材料预热。
将不锈钢材料预热到150-200°,可以减少切削时的力量和延展冷缩应力,有利于延长刀具使用寿命。
5. 增大切削液流量。
合理使用切削液冷却和清洗作用,有效减少风化和磨损。
通过这次总结,下次切削不锈钢时能选择更合适的工具和参数,操作过程更顺利,也为日后不锈钢加工积累经验。
不锈钢1Cr18Ni9Ti铣削问题分析及解决办法
基础部件２１９㊀不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ铣削问题分析及解决办法中船重工集团公司第七二二研究所 （湖北武汉 ４３００７９） 徐龙文 沈豫鄂 徐家品摘要:本文主要是对常见材料不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的铣削加工问题进行分析ꎬ找出了１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ难加工的原因及解决办法ꎬ并和常用材料４５钢进行对比ꎬ可以比较直观地看出不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ难加工的原因ꎮ㊀㊀１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ是奥氏体类不锈钢ꎬ具有良好的抗蚀性和耐酸性ꎬ且易于冲压和焊接ꎬ因此在船舶系统得到广泛应用ꎮ但由于１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢材料韧性大㊁热强度高㊁导热系数低㊁切削时塑性变形大㊁加工硬化严重㊁切削热多和散热困难等的特点ꎬ造成刀尖处切削温度高㊁切屑粘附刀口严重ꎬ容易产生积屑瘤ꎬ既加剧了刀具的磨损ꎬ又影响加工表面粗糙度ꎮ此外ꎬ由于切屑不易卷曲和折断ꎬ也会损伤已加工表面ꎬ影响工件的质量ꎮ为提高加工效率和工件质量ꎬ正确选择外部条件至关重要ꎮ如刀具材料㊁加工刀具几何参数和切削用量等ꎮ本文通过对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ材料加工难点进行分析ꎬ得出几点原因和解决办法ꎮ１ 难点分析(１)韧性大ꎬ切削不容易切离ꎮ在金属切削加工过程中ꎬ塑性材料的切削过程ꎬ是经历挤压㊁滑移㊁挤裂和切离４个阶段ꎬ由于１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ延伸率㊁断面收缩率和冲击值都偏高ꎬ以４５钢作比较ꎬ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ延伸率是４５钢的２~３倍ꎬ切削就不容易按上述４个阶段进行了ꎬ机床切削必然要消耗更多的功ꎬ功大多转化成热能ꎬ加上１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ导热性能差ꎬ因此切削热比切削一般４５钢要高的多ꎮ(２)高温强度高㊁硬度高且切削不易被切离ꎮ一般材料在切削温度的作用下ꎬ切削切离部位的金属ꎬ强度和硬度将随着温度的升高而降低ꎬ使切削比较容易ꎬ而不锈钢的特性之一就是高温强度高㊁硬度高ꎮ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ温度高达７００ħ时仍不降低其机械性能ꎮ因此ꎬ在常温下即使机械性能各项指标完全相同ꎬ切取一定体积的不锈钢要比切取同样体积的４５钢消耗的能量多得多ꎬ而且刀具也更容易磨损ꎮ(３)切削粘附性强ꎬ切削过程中容易产生积屑瘤ꎮ不锈钢材料韧性大ꎬ对其他金属材料的亲和性强ꎮ因此ꎬ和其他金属材料相接触ꎬ在一定压力作用下ꎬ就产生粘附现象ꎮ粘附现象的强弱ꎬ除决定于１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ本身的特性以外ꎬ还与被接触材料的特性㊁硬度㊁表面粗糙度㊁环境温度㊁接触压力㊁相对运动速度和接触表面之间的润滑条件等因素有关ꎮ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ在切削过程中ꎬ刀具的前面和被切离金属的表面是在很大压力㊁很高温度和很大相对运动速度的条件下接触的ꎬ因此容易产生粘附㊁熔着现象ꎬ即通常所称的积屑瘤ꎮ这就是不锈钢比普通钢容易产生积屑瘤的原因ꎬ可通过增大接触零件的硬度差别ꎬ提高接触表面的粗糙度ꎬ在相接触的表面添加适合的润滑剂ꎬ减弱１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的粘附作用ꎮ(４)导热率低ꎬ切削热不能及时传播ꎮ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ导热率和仅有４５钢的２８％ꎬ因此ꎬ在切削过程中产生的大量切削热ꎬ不能通过工件㊁夹具和机床系统传导出去ꎮ甚至切屑切离面的热量也不能及时传导到切屑整体上ꎮ所以ꎬ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ切削时的大量热量ꎬ都集中在切屑切离面和刀具的前面上ꎮ传入刀具的热量往往可以达到总热量的２０％左右ꎬ而切削时一般碳素钢导入刀具的热量仅占总热量的９％左右ꎮ因此ꎬ刀具切削刃就容易产生过热现象ꎬ在高温的作用下失去切削性能ꎬ并加速磨损ꎮ(５)加工硬化趋势强ꎬ刀具易于磨损ꎮ在金属切削的过程中ꎬ由于刀具对工件的挤压ꎬ切削区的金属产生变形ꎮ变形不仅在刀具前面接触部位发生ꎬ也在刀具后面接触部位发生ꎮ只是前面变形更为严重ꎮ后面变形将随着刀具接触部位距离的增大而递减ꎮ到一定距离ꎬ变形就完全消失ꎮ２０１９金属加工工艺师征文大赛２２０㊀金属变形后ꎬ晶内发生滑移ꎬ表面硬度增大ꎬ可增大２~３倍ꎮ这就是通常说的 加工硬化 现象ꎬ或者称 冷硬 现象ꎮ根据工件材料和切削条件的不同ꎬ切削加工的加工深度可以从几十微米到几百微米不等ꎬ一般１００~２００μｍꎬ这个硬度层称 加工硬化层 ꎬ或 冷硬层 ꎮ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ加工硬化趋势很强ꎬ因此每走一次刀所产生的加工硬化现象ꎬ转过来又妨碍下次走刀时切削的过程ꎮ而且由于加工形成硬化层的硬度较高(一般可提高１ ４~２ ２倍)ꎬ刀具容易磨损ꎬ磨损的刀具反过来更加速了硬化现象的产生ꎮ２ 解决办法(１)选用功率较大㊁振动较小的机床ꎮ选用功率较大的机床是因为１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ切削用的功要比普通４５钢要大２~３倍ꎬ功率太小满足不了加工需要ꎮ选用振动较小的机床是因为切削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ时为了使切削轻快ꎬ一般都采用较大前角和后角ꎬ牺牲了一部分刀体强度ꎬ切削时振动会造成崩刀ꎮ(２)采取冲击韧性较好㊁比较耐磨的刀具材料ꎮ铣削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ时ꎬ铣刀材料主要采用高速钢和硬质合金两大类ꎬ一般低速切削大多采用高速钢ꎮ其中特别是小直径的立铣刀和成形铣刀ꎬ由于制造困难ꎬ更是采用高速钢较为合适ꎮ高速钢虽然有容易制造㊁刀锋锋利和切削平稳等优势ꎬ但耐磨性能不够理想ꎬ因此ꎬ条件允许的情况下ꎬ最好采用含钻㊁含铝等的超硬型高速钢铣刀ꎬ以提高铣刀的耐用度ꎮ另外可采用带涂层的硬质合金铣刀ꎮ中高速切削时ꎬ特别是面铣刀ꎬ采用ＹＷ２和ＹＧ８较为合适ꎬ其中用ＹＷ２制造的铣刀要比用ＹＧ８制造的铣刀的耐磨性能提高很多ꎮ(３)采取合适的刀具结构和几何形状ꎮ前角的大小对１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的铣削过程的影响很大ꎮ与车削时的车刀一样ꎬ增大前角ꎬ切削过程中切削变形容易ꎬ切削阻力较小ꎬ切削就比较容易切离ꎬ切屑容易顺利形成和排出ꎮ铣削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ时ꎬ高速钢一般都采用１０ʎ~２０ʎ的前角ꎬ其中１５ʎ前角较多ꎮ铣刀的后角越大ꎬ由于摩擦引起的磨耗就越小ꎬ但后角太大ꎬ会消弱刀刃的强度ꎮ用高速钢铣刀切削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ时ꎬ刀刃的后角可以达到１５ʎꎬ主要是要兼顾大前角㊁大后角与刀刃强度的关系ꎮ一是刀具刃部要整修锋利㊁刀尖不能有锯齿形ꎬ二是如果用铣刀进行加工ꎬ最好采用４５ʎ螺旋角铣刀ꎬ因为有如下优势:①同时工作齿数增加ꎬ使切削平稳ꎮ②铣刀刀齿和工件接触部位加大ꎬ热量传导加快ꎬ散热情况改善ꎬ切削刃的温度就相应降低ꎮ③由于有螺旋角的存在ꎬ铣刀的旋转速度被分解成法向和切向速度ꎮ切向速度有把切屑沿螺旋槽推出的作用ꎮ在铣刀圆周速度不变的情况下ꎬ螺旋角越大ꎬ切向分量速度就越高ꎬ切屑排出就越容易ꎮ同时ꎬ切屑沿螺旋槽滑走ꎬ还有磨快切削刃的作用ꎮ但并不是螺旋角越大就越好ꎬ螺旋角太大会使铣刀向下的拉力增大ꎬ特别是大进给量切削时ꎬ拉力会更大ꎬ从而造成铣刀容易 掉刀 ꎮ(４)选择适宜的切削用量ꎮ通过摸索ꎬ高速钢立铣刀切削线速度选用１９ｍ/ｍｉｎꎬ进给量选用每刃０ ０８~０ ２５ｍｍ较为适宜ꎮ切削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ要掌握的原则是慢速㊁大进给量和顺铣ꎮ其中慢速是因为１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ导热系数低㊁高温硬度高ꎮ速度太快会增大切削热的产生ꎬ使切削困难ꎮ同时切削热到达一定数值ꎬ会使铣刀硬度下降ꎬ加快铣刀的磨损ꎮ另外用大进给量㊁顺铣是因为１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ材料加工表面硬化现象严重ꎬ硬化层一般可达到０ １~０ ２ｍｍꎬ采用逆铣时ꎬ由于从薄到厚ꎬ切削刃往往不是直接切削ꎬ而是在加工表面硬化层滑行一段距离后才进行切削ꎬ这个现象在每个刀齿上都重复一次ꎬ容易使切削刃磨损ꎮ如果采用顺铣ꎬ刀齿从待加工表面开始切削ꎬ即从厚的一段开始切削ꎬ这样就避免了逆铣时滑行摩擦的现象ꎬ铣削过程中产生的硬化层也要薄一些ꎬ刀具的磨损也会缓慢一些ꎮ大进给量也是为了克服表面硬化层ꎬ每刃０ １~０ ２５ｍｍ就是要超过硬化层的厚度ꎬ将硬化层从里向外切削掉ꎬ从而减少切削热和刀具磨损ꎬ降低切削所用的功ꎮ但顺铣有个明显的缺点ꎬ即只要机床稍有松动ꎬ铣刀切削刃就容易被打掉ꎮ(５)选择合适的冷却润滑液ꎮ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ弹性变形㊁塑性变形消耗的功率都很大ꎬ大多数的功都被转化成热量ꎮ加上摩擦产生的热量ꎬ刀刃与工件结合部位的热量会很高ꎬ而１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ刀刃系数低ꎬ大部分热量不容易被工件导出ꎮ热量传导到切削刃上ꎬ温度达到一定量时ꎬ会使切削刃硬度下降ꎬ并使其磨损加速ꎮ因此ꎬ１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ冷却润滑的重要性尤为突出ꎮ选择切削１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的切削液时ꎬ首先考虑基础部件２２１㊀的是较高的冷却性能ꎬ其次是良好的润滑性能ꎬ再考虑其他因素ꎮ高冷却性是由于１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ韧性大ꎬ切削过程中金属变形大ꎬ切削区域热量很高ꎬ要求冷却润滑液有较高的冷却性能ꎬ能带走大量的切削热ꎬ使刀具切削部位的温度不至于太高ꎮ要求良好的润滑性是因为１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ的韧性好ꎬ粘附性和熔着性强ꎬ切削过程中容易产生积屑瘤ꎬ使加工表面粗糙度恶化ꎬ加速刀具磨损ꎬ因此ꎬ要求冷却润滑液能起到较好的润滑作用ꎮ３ 结语随着我国经济的快速发展和人们生活水平的不断提高ꎬ不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ在船舶㊁航天㊁化工㊁勘探和日用品等领域应用越来越广泛ꎬ用在切削刀具上的新材料和冷却方式也层出不穷ꎬ我们只有不断学习新知识㊁了解新动向ꎬ才能对不锈钢１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ这个难加工材料进行更合理的加工ꎮ参考文献:[１]晨光 不锈钢切削[Ｍ].北京:国防工业出版社ꎬ１９７４[２]陈宏钧 实用金属切削手册[Ｍ].北京:机械工业出版社ꎬ２００５ ＭＷ(收稿日期:２０１９０８０２)。
ASTMA182F51双相不锈钢材料加工难点攻关
１ ．材料切削难点分析
Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ａ１ ８ ２ Ｆ ５ １ 是美 国 ＡＳ Ｔ Ｍ 标准 的奥 氏体 ＋铁 素体 双 相 不 锈 钢 ，其 力 学 性 能 为 ：最 小 抗 拉 强 度
高压 下 ，该材 料 与其 他 金属 的 亲 和性 强 ，易产 生 粘
切削 深度 的 １ ／ ３ 或更 大 ，硬化 层 的硬 度 比原来 的提高
１ ． ４～２ ． ２倍 。前 一 次进 给 或前 一 道 工 序 所产 生 的加 工硬 化现 象严重 影 响后续 工序 的顺利 进行 。 （ ２ ）切 削力 大 该 材料 在 切 削 过 程 中 塑性 变 形
大 ，其伸 长率超 过 ４ ５钢 的 １ ． ５倍 以上 ，使切 削力 增 加 。同时 ，加 工 硬化 严 重 ，热 强 度 高 ，进 一 步 增 大 了切 削抗 力 ，切 屑 的卷 曲折 断 也 比较 困难 。 因此 加 工该 材料 的切 削力大 。
（ ５ ）刀 具易 磨 损
切 削该 材料 过 程 中的 亲 和作
用 ，使刀 一屑 间产 生 粘 结 、扩 散 ，从 而使 刀具 产 生 粘结 磨损 、扩 散磨 损 ，致 使刀 具 前 刀面 产生 月 牙 洼 ， 切 削刃还 会 形 成 微 小 的剥 落 和 缺 口；加 上 该 材 料 中
体＋ 铁素 体双 相不 锈钢 的相对 切 削加 工性 不 足 ４ ０ ％。
的碳 化物 （ 如Ｔ ｉ Ｃ ）微 粒硬 度很 高 ，切 削时直 接 与 刀
参 《 Ｉ ５ 冷 加 工
． 芰 ５ １
ｕ ｔ ｉ ｔ ｎ ｇ ～
Ｉ 刀 具
具接触 、摩 擦 ，擦 伤 刀 具 ，还 有 加 硬 化 现 象 ，均 会使刀 具磨损 加剧 。 （ ６ ）线 膨胀 系数 大 不锈 钢 的线 膨 胀 系数 约 为 （ ２ ） 刀具 材料 的 选择 选 择 合 适 的 刀 具材 料 是 加工 出高 精度 零 件 的基 础 。双相 不 锈 钢 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ａ１ ８ ２ Ｆ ５ １ 这 种材料 的难加 工特性 ，要 求刀具 材料 应 具有 耐 热性好 、耐磨 性 高 、与被 加 Ｔ 材 料 的亲 和 作 用 小 等 特点 。 目前 常 用 的刀 具 材 料 有 高 速 钢 和 硬 质 合 金 。
不锈钢材料磨削工艺分析
侧 面夹 紧工件 ， 易产生 变 形和造 成 形状 或尺 寸误 差、 易 发 生 磨 削 烧 伤 等 。 由 于 磨 削 磨 极
加 工 表面完 整性 差 ， 而 降低 了材 料 的疲劳 寿命 。 因 在 实 际 加 工 中 ，不 锈 钢 材 料 零 件 的 磨 削 存 在 材 料 韧 性 大 、 屑 易 粘 附 砂 轮 、 削 过 程 不 易 散 热 、 料 线 磨 磨 材 膨 胀 系 数 大 使 零 件 易 变 形 、 多 数 不 锈 钢 不 能 被 磁 化 引 起 装 夹 困 难 等 问 题 。 此 ， 文 对 不 锈 钢 材 料 零 件 磨 削 因 本 进 行 分 析 研 究 ，并 通 过 典 型 零 件 磨 削 实 例 来 介 绍 不 锈 钢 的 磨 削 特 性 、磨 削 参 数 选 择 及 如 何 在 保 证 磨 削 质 量 的前 提下 提高 磨削 效率 。
ｍｍ ． １ 深 ５ ｍｍ 的 通 孔 ， 件 最 薄 处 壁 厚 为 ０ ２ ｍｍ ， 零 ． 且
２）粗 磨 选 用 直 径 ２５ ｍｍ 、 度 ４ ． 粒 ６号 的 单 晶 刚 玉
砂 轮 ， 刚 玉 砂 轮 具 有 良好 的 切 削 性 和 自锐 性 能 ， 使 白 可
内 孔 外 圆 要 求 同 轴 度 ００ ．２ ｍｍ ． 件 如 图 １所 示 。通 常 零 此 类 零 件 加 工 方 法 是 车 削 加 工 ， 因 为 ￣ ｓ 又 深 而 且 壁 ＬＪ ， 薄 ， 且 材 料 韧 性 大 ， 加 工 ， 床 不 能 很 好 保 证 尺 寸 并 难 车 精 度 。基 于 此 ， 我 们 选 择 数 控 坐 标 磨 床 来 进 行 磨 削 加 工 ， 解 决 的 问 题 有 确 定 零 件 装 夹 方 式 、 轮 的 加 工 深 需 砂 度 、 件 的冷 却 、 滑 、 理 的磨 削参 数 等 。 零 润 合
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不锈钢材料加工难点分析
不锈钢材料加工难点主要有以下几个方面：
1. 切削力大，切削温度高
该类型材料强度大，切削时切向应力大、塑性变形大，因而切削力大。
此外材料导热性极差，造成切削温度升高，且高温往往集中在刀具刃口附近的狭长区域内，从而加快了刀具的磨损。
2. 加工硬化严重
奥氏体不锈钢以及一些高温合金不锈钢均为奥氏体组织，切削时加工硬化倾向大，通常是普通碳素钢的数倍，刀具在加工硬化区域内切削，使刀具寿命缩短。
3. 容易粘刀
无论是奥氏体不锈钢还是马氏体不锈钢均存在加工时切屑强韧、切削温度很高的特点。
当强韧的切屑流经前刀面时，将产生粘结、熔焊等粘刀现象，影响加工零件表面粗糙度。
4. 刀具磨损加快
上述材料一般含高熔点元素、塑性大，切削温度高，使刀具磨损加快，磨刀、换刀频繁，从而影响了生产效率，提高了刀具使用成本。
主要是降低切削线速度，进给。
采用专门加工不锈钢或者高温合金的刀具，钻孔攻丝最好内冷。
不锈钢零件加工工艺
通过上述加工难点分析，不锈钢的加工工艺及相关刀具参数设计与普通结构钢材料应具有较大的不同，其具体加工工艺如下：
1.钻孔加工
在钻孔加工时，由于不锈钢材料导热性能差，弹性模量小，孔加工起来也比较困难。
解决此类材料的孔加工难题，主要是选用合适的刀具材料，确定合理的刀具的几何参数以及刀具的切削用量。
钻削上述材料时，钻头一般应选用W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8等材质的钻头，这些材质钻头缺点是价格比较昂贵，而且难以采购。
而采用常用的W18Cr4V普通标准高速钢钻头钻孔时，由于存在顶角较小、切屑太宽而不能及时排出孔外、切削液不能及时冷却钻头等缺点，再加上不锈钢材料导热性差，造成集中在刀刃上的切削温度升高，容易导致两个后刀面和主刃烧伤及崩刃，使钻头的使用寿命降低。
1）刀具几何参数设计在采用W18Cr4V普通高速钢钻头钻孔时，切削力及切削温度均集中在钻尖上，为提高钻头切削部位的耐用度，可以适当增大顶角角度，顶角一般选135°～140°，顶角增大也将使外缘前角减小，钻屑变窄，以利于排屑。
但是加大顶角后，钻头的横刃变宽，造成切削阻力增大，因而必须对钻头横刃进行修磨，修磨后横刃的斜角为47°～55°，横刃前角为3°～5°，修磨横刃时，应将切削刃与圆柱面转角处修磨成圆角，以增加横刃强度。
由于不锈钢材料弹性模量较小，切屑层下的金属弹性恢复大，加之加工过程中加工硬化严重，后角太小会加快钻头后刀面的磨损，而且增加了切削温度，降低钻头的寿命。
因此须适当加大后角，但后角太大，将使钻头的主刃变得单薄，减小了
主刃的刚性，所以后角应以12°～15°为宜。
为使钻屑变窄，利于排屑，还需要在钻头两个后刀面上开交错分布的分屑槽。
2）切削用量选择钻削时，切削用量的选择应从降低切削温度的基本点出发，因为高速切削将会使切削温度升高，而高的切削温度将加剧刀具磨损，因而切削用量中最重要的是选择切削速度。
一般情况下，切削速度以12～15m/min 较为合适。
进给量对刀具寿命影响较小，但进给量选择太小将会使刀具在硬化层内切削，加剧磨损；而进给量如果太大，又会使表面粗糙度变差。
综合上述两个因素，进给量选择为0.32～0.50mm/r为宜。
3）切削液选择钻削时，为降低切削温度，可采用乳化液作为冷却介质。
2.铰孔加工1）刀具几何参数设计不锈钢材料的铰削加工大部分使用硬质合金铰刀。
铰刀的结构和几何参数与普通铰刀有所不同。
为增强刀齿强度并防止铰削时产生切屑堵塞现象，铰刀齿数一般比较少。
铰刀前角一般为8°～12°，但在某些特定情况，为了实现高速铰削，也可采用0°～5°前角；后角一般为8°～12°；主偏角的选择视孔的不同而异，一般情况下通孔为15°～30°，不通孔为45°；铰孔时为了使切屑向前排出，也可适当增加刃倾角角度，刃倾角角度一般为10°～20°；刃带宽度为0.1～0.15mm；铰刀上倒锥应较普通铰刀大，硬质合金铰刀一般为0.25～0.5mm/100mm，高速钢铰刀为0.1～0.25mm/100mm；铰刀校正部分长度一般为普通铰刀的65%～80%，其中圆柱部分长度为普通铰刀的40%～50%。
2）切削用量选择铰孔时进给量为0.08～0.4mm/r，切削速度为10～20m/min，粗铰余量一般为0.2～0.3mm，精铰余量为0.1～0.2mm。
粗铰时应采用硬质合金刀具，精铰时可采用高速钢刀具。
3）切削液选择不锈钢材料铰孔时，可采用全损耗系统用油或二硫化钼作为冷却介质。
3.镗孔加工1）刀具材料选择因加工不锈钢零件时切削力大、切削温度高，刀具材料应尽量选择强度高、导热性好的YW 或YG类硬质合金。
精加工时也可使用YT14及YT15硬质合金刀片。
批量加工上述材料零件时，可采用陶瓷材料刀具，由于此类材料的特点主要是韧性大，加工硬化严重，切削这些材料的切屑以单元切屑形式产生，将使刀具产生振动，容易造成刀刃产生微崩现象，因此选择陶瓷刀具切削此类材料零件时首先应考虑的是微观韧性。
目前Sialon是一种比较好的选择，特别是α/βSialon材料，因其优异的抗高温变形的性能以及扩散磨损的性能而引人注目，并成功应用于切削镍基合金，其寿命远远超过Al2O3基陶瓷。
此外，SiC晶须加强陶瓷也是切削不锈钢或镍基合金的一种很有效的刀具材料。
对于此类材料淬火零件的加工，可以采用CBN（立方氮化硼）刀片，CBN硬度仅次于金刚石，硬度可达7000～8000HV，因此耐磨性很高，与金刚石相比，CBN突出优点是耐热性比金刚石高得多，可达1200℃，可承受很高的切削温度。
此外其化学惰性很大，与铁族金属在1200～1300℃时也不起化学作用，因此非常适合加工不锈钢材料。
其刀具寿命是硬质合金或陶瓷刀具的几十倍。
2）刀具几何参数设计刀具几何参数对其切削性能起重要的作用，为使切削轻快、顺利，硬质合金刀具宜采用较大的前角，以提高刀具寿命。
一般
粗加工时，前角取10°～20°，半精加工时取15°～20°；精加工时取20°～30°。
主偏角的选择依据是，当工艺系统刚性良好时，可取30°～45°；如工艺系统刚性差时，则取60～75°，当工件长度与直径之比超过10倍时，可取90°。
用陶瓷刀具镗削不锈钢材料时，绝大多数情况下，陶瓷刀具均采用负前角进行切削。
前角大小一般选应－5°～－12°。
这样有利于加强刀刃，充分发挥陶瓷刀具抗压强度较高的优越性。
后角大小直接影响刀具磨损，对刀刃强度也有影响，一般选用5°～12°。
主偏角的改变会影响径向切削分力与轴向切削分力的变化以及切削宽度和切削厚度的大小。
因为工艺系统的振动对陶瓷刀具极为不利，所以主偏角的选择要有利于减少这种振动，一般选取30°～75°。
选用CBN作为刀具材料时，刀具几何参数为前角0°～10°，后角12°～20°，主偏角45°～90°。
3）前刀面刃磨时粗糙度值要小为避免出现切屑粘刀现象，刀具的前、后刀面应仔细刃磨以保证具有较小的粗糙度值，从而减少切屑流出阻力，避免切屑粘刀。
4）刀具刃口应保持锋利刀具刃口应保持锋利，以减少加工硬化，进给量和背吃刀量不宜过小，以防止刀具在硬化层中切削，影响刀具使用寿命。
5）注意断屑槽的磨削由于不锈钢切屑具有强韧的特点，刀具前刀面上断屑槽修磨应合适，从而使切削过程中断屑、容屑、排屑方便。
6）切削用量的选择根据不锈钢材料特点，加工时宜选用低速和较大进给量进行切削。
采用陶瓷刀具进行镗削时，切削用量的合理选择是充分发挥陶瓷刀具性能的关键之一。
陶瓷刀具连续切削时可以按照磨损耐用度与切削用量之间的关系选择切削用量；断续切削则应按照刀具破损规律确定合理切削用量。
由于陶瓷刀具有优越的耐热性和耐磨性，切削用量对刀具磨损寿命的影响比硬质合金刀具要小。
一般情况下，用陶瓷刀具加工时，进给量对刀具的破损影响最为敏感。
因而，根据工件材料的性质，在机床功率、工艺系统刚度和刀片强度许可的前提下，在镗削不锈钢零件时，尽可能选择高的切削速度、较大的背吃刀量和比较小的进给量。
7）切削液选择要合适由于不锈钢具有极易产生粘结和散热性差的特点，因此在镗削中选用抗粘结和散热性好的切削液相当重要，如选用含氯较高的切削液，以及具有良好冷却、清洗、防锈和润滑作用的不含矿物油、不含亚酸盐的水溶液，如H1L－2合成切削液。
采用上述工艺方法，可以克服不锈钢的加工难点，使不锈钢在进行钻、铰、镗孔时刀具寿命得到极大的提高，减少操作中磨刀、换刀次数，在提高生产效率和孔加工质量、降低工人劳动强度和生产成本方面，能取得令人满意的效果。