不同機(jī)械加工設(shè)備對奧氏體不銹鋼變形層厚度的影響

 應(yīng)用剪板機(jī)、立式銑床、臥式銑床、雙端面銑床、金相砂輪切割機(jī)5種機(jī)械加工設(shè)備對7種不同厚度規(guī)格的奧氏體不銹鋼進(jìn)行銑削，并對加工后的試樣分別做了金相、硬度試驗(yàn)研究、分析。結(jié)果表明金相砂輪切割機(jī)對不銹鋼組織性能影響最小，剪板機(jī)切割的試樣組織發(fā)生了轉(zhuǎn)變，切削時加工硬化最為嚴(yán)重。

一、引言

 隨著航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工業(yè)的蓬勃發(fā)展，不銹鋼材料已得到廣泛應(yīng)用。為了滿足市場需求，酒鋼不銹鋼生產(chǎn)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，所以我們的檢驗(yàn)任務(wù)也越來越重，在不銹鋼的檢驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，現(xiàn)就奧氏體不銹鋼切削加工方面存在的問題歸納總結(jié)出來希望能夠給同行業(yè)提供一點(diǎn)參考見解。在試樣機(jī)械加工方面和碳鋼相比，奧氏體不銹鋼由于基體較軟，韌性大、熱強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低，切削時塑性變形大、加工硬化嚴(yán)重、切削熱多、散熱困難等原因，造成刀尖處切削溫度高、切屑粘附刃口嚴(yán)重、容易產(chǎn)生積屑瘤，既加劇了刀具的磨損，又影響加工表面粗糙度。此外，由于切屑不易卷曲和折斷，也會損傷已加工表面，影響工件的正常組織性能和檢驗(yàn)。所以，為了提高加工效率，消除冷加工后的內(nèi)應(yīng)力，改善鋼的伸長率，在不銹鋼試樣加工時，應(yīng)該正確選擇刀具、車刀幾何參數(shù)，切削用量和切削液等至關(guān)重要。

二、試驗(yàn)過程

 本文在試驗(yàn)過程中，采用5種機(jī)械加工設(shè)備對7種不同厚度規(guī)格的奧氏體不銹鋼進(jìn)行銑削加工，并對加工后的試樣分別做了金相、硬度試驗(yàn)研究、分析。具體實(shí)驗(yàn)過程如下。

 采用酒鋼天風(fēng)不銹鋼廠生產(chǎn)的奧氏體不銹鋼，分別選用厚度為5.5mm、3.6mm、2.3mm、2.1mm、2.0mm、1.4mm、1.3mm的不銹鋼鋼板，利用剪板機(jī)、立式銑床、臥式銑床、雙端面銑床、金相砂輪切割機(jī)進(jìn)行切割，然后采用熱鑲法進(jìn)行金相鑲樣，按照標(biāo)準(zhǔn)金相磨制樣方法磨制金相試樣，利用特制的不銹鋼腐蝕酸水溶液浸蝕劑進(jìn)行腐蝕，在金相顯微鏡下做金相分析，并測量了變形層厚度得出數(shù)據(jù)見圖和表。計算出了變形百分比見表2和圖。針對不同機(jī)械加工設(shè)備與試樣變形層厚度的關(guān)系見圖。針對不同厚度規(guī)格試樣與試樣變形層厚度的關(guān)系見圖。并利用鐵磁石測量了試樣的磁力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有剪板機(jī)切割的試樣吸力較大，說明試樣的組織已發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由奧氏體變成馬氏體，切削時加工硬化傾向大，其它加工方式制成的試樣吸力很小，組織轉(zhuǎn)變不明顯。

 利用維氏硬度計測量硬度:剪板機(jī)切割的試樣硬度可達(dá)到400 HV以上，立式銑床切割的試樣硬度可達(dá)到300～380 HV之間，臥式銑床和雙端面銑床切割的試樣硬度可達(dá)到240～320 HV之間，金相砂輪切割機(jī)切割的試樣硬度最小，大約在230 HV左右。

三、結(jié)果分析

 從以上試驗(yàn)得出:

 ⑴各種設(shè)備加工的試樣產(chǎn)生的變形層由大到小依次為剪板機(jī)、立式銑床、雙端面銑床、臥式銑床、金相砂輪切割機(jī)。

 ⑵加工后的試樣變形層百分比不超過試樣厚度的35%，雙端面銑床和臥式銑床加工產(chǎn)生的變形層基本一致，且在2%左右，剪板機(jī)最大，砂輪切割機(jī)最小最穩(wěn)定，這說明低速切割且使用切削液可以減少試樣的切割變形層厚度。

 ⑶由表得出，試樣厚度不同，變形層深度不同，試樣厚度在2mm左右變形層最大，其他厚度試樣較小。

 ⑷通過性能測試比較，雙端面銑床和臥式銑床加工試樣表面性能接近，剪板機(jī)加工試樣表面性能變化最大，砂輪切割機(jī)加工試樣表面性能最穩(wěn)定。

四、結(jié)語

 對奧氏體不銹鋼SUS304的加工進(jìn)行研究分析可知，SUS304的機(jī)械加工性能較差，加工硬化敏感，在不銹鋼類別中屬難加工的材料。通過以上加工方法比較，除金相砂輪切割機(jī)對不銹鋼組織性能幾乎無影響以外，當(dāng)用雙端面銑床和臥式銑床在低速的條件下，且進(jìn)給量在0.5um左右時，變形層最小，對性能的影響也最小，只有剪板機(jī)切割的試樣吸力較大，試樣的組織發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由奧氏體變成馬氏體，切削時加工硬化嚴(yán)重，其它加工方式制成的試樣吸力很小，組織轉(zhuǎn)變不明顯。

 由于在本次試驗(yàn)中沒有涉及到刀具不同帶來的切削變形層的影響，以后在不銹鋼的切削加工過程中，根據(jù)不銹鋼的切削特點(diǎn)及以上的試驗(yàn)結(jié)論，我們針對不同的鋼種和規(guī)格不斷合理選擇前刀面刃磨時粗糙度值小、刀具刃口鋒利的刀具，并選用低速和較大進(jìn)給量進(jìn)行切削控制加工速度，以及選用抗粘結(jié)和散熱性好的切削液進(jìn)行大量的試樣切削加工，保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本。