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不锈钢材料加工难?加工技巧是关键!

【来源:小钢妹 】 发表时间:2021-3-23
不锈钢材料加工难?加工技巧是关键!

不锈钢的耐腐蚀特性使其广泛应用在航空航天、工程、消费、石油和天然气、医药和海洋产业,有超过 150 个不同的材质,常见的包括铁素体、马氏体、奥氏体和2205双相不锈钢。今天小编就和钢友们聊一聊常见不锈钢的材质特性与加工难点。

由于不锈钢加工的难度大,因此投入了大量的时间和资源以寻找新的方法来应对加工挑战,如钻头的薄刃带,减少与孔表面的接触和刃带与孔壁之间的摩擦,进而减少加工硬化和切削温度;正前角槽形保证优异的排屑,专门设计的排屑槽可实现刀具刚性与有效铁屑空间的结合,减少机器停机时间。


不锈钢主要合金元素为铬,一般情况下,不锈钢耐腐蚀性和耐氧化性取决于铬的含量,而其它合金元素如镍和钼,可以改变合金结构,增加耐腐蚀性和提高强度。


奥氏体和超奥氏体


奥氏体不锈钢通常被用作 ISO M 材料,耐腐蚀性能好,70% 的不锈钢属于这种材料,最常见的成分是 18% 的铬和 8% 的镍。具有更强的抗腐蚀性,并含有 2%-3% 的钼,通常称为「耐酸钢」或 316 型号。超奥氏体不锈钢包含镍成分超过 20%。


奥氏体和超奥氏体不锈钢产生的韧性、长、持续的铁屑,并难以断屑。加工时刃口容易发生加工表面硬化、导致凹槽磨损,产生积屑瘤并使表面光洁度变差,减少刀具寿命。


为了最大限度避免该问题,需定期检查磨损状态并更换刀具或刀片。此外,尽量避免在切削过程中的任何停留或停顿,因为这会导致热积聚而增加加工硬化。大前角在铣削加工中可减少热量堆积,进而减少工件硬化。


奥氏体和超奥氏体不锈钢都用在抗腐蚀较强的地方,典型的工业应用包括化学、纸浆和食品加工行业,也被用于飞机的排气支管。


铁素体和马氏体


从可加工性来看,铁素体和马氏体不锈钢属于 ISO P 钢,正常的铬含量为 12%-18%,只添加少量其它合金元素。


铁素体和马氏体不锈钢的切削加工性很好,与低合金钢非常相似。铁素体不锈钢主要用于泵、蒸汽和水轮机、螺母、螺栓、热水器、纸浆和食品加工行业;马氏体不锈钢可以硬化,并大量用于餐具、刀具和手术器械制造中。


2205双相不锈钢


在铁素体钢中加入镍形成含有铁素体和奥氏体的混合结构,称为双相不锈钢。复合材料具有较高的抗拉强度和耐腐蚀性。超级双相和超高双相不锈钢中合金元素含量较高,耐腐蚀性更高。


双相不锈钢的铬含量为 18%-24%,而镍含量在 4%-7% 的情况最常见,铁素体含量占 25%-80%。双相不锈钢经常被用在化学、食品、建筑、医疗、纤维、造纸工业以及与设备制造相关的近海石油和天然气行业。


涂层与冷却液


在加工不锈钢过程中产生的大量热会导致塑性变形和严重的月牙洼磨损,切削液的流动可从切削刃中带走热量,有助于断屑和提高组件的尺寸稳定性。


当使用大量冷却剂时,必须保证充足的供应。因冷却剂导致的温度波动会产生热裂纹,降低刀具寿命。带冷却液的切削刀具还具有不断降低温度并支持铁屑排除的优点。同时,由于氧化铝层在较高温度下可保持硬度,帮助从切削刀具上传递热量,所以氮铝钛 (TiAlN) 涂层适合加工不锈钢。


不锈钢的高强度和高延展性使排屑更加困难并有增加振动的风险,这可能会影响精加工表面质量,减少刀具和刀片的寿命。为了解决这个问题,确保工具和工件稳定和固定,始终保持最小的刀具悬伸,特别是当钻头或内部旋转时更是如此。为了减少振动,可使用锋利的带小过渡圆角或角度半径工具或刀片。

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