1.概述
通常,人们把含铬量>12%或含镍量>8%的合金钢称为不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力,并在较高温度(>450℃)下具有较高的强度。含铬量达16%~18%的钢,称为耐酸钢或耐酸不锈钢,通称为不锈钢。
含铬量达12%以上的钢在与氧化性介质接触时,由于电化学作用,表面形成一层富铬氧化膜,可保护金属内部不受腐蚀。但在非氧
硬质合金刀具参数
1.概述
通常,人们把含铬量>12%或含镍量>8%的合金钢称为不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力,并在较高温度(>450℃)下具有较高的强度。含铬量达16%~18%的钢,称为耐酸钢或耐酸不锈钢,通称为不锈钢。
含铬量达12%以上的钢在与氧化性介质接触时,由于电化学作用,表面形成一层富铬氧化膜,可保护金属内部不受腐蚀。但在非氧化性腐蚀介质中,不能形成坚固的钝化膜。为提高钢的耐腐蚀能力,通常选择增大铬的比例或添加可促进钝化的合金元素,如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。这些合金元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力,同时改变了钢的内部组织和物理力学性能。其在钢中的含量不同,对不锈钢性能产生的影响不同,有的有磁性,有的则无磁性,有的能够进行热处理,有的则不能进行热处理。
不锈钢被越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品机械行业中。其所含的合金元素对切削加工性能影响较大,文中主要对不锈钢的切削加工进行了分析。
2.不锈钢的分类及性能
(1)按不锈钢主要成分,分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。
(2)按不锈钢金相组织分类:①马氏体不锈钢。其含铬量为12%~18%,含碳量为0.1%~0.5%(有时达1%)。其硬度为170~217HBW,抗拉强度σb为540~1 079MPa,伸长率δ为10%~25%,热导率к为25.12W/(m·K)。常见的牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。马氏体不锈钢通过淬火,可获得较高的硬度、强度和性。然而,当钢中含碳量0.3%时,组织不均匀,粘附性强,切削时易产生积屑瘤,且断屑困难,切削加工性较差。当含碳量达0.4%~0.5%时,切削加工性较好。②铁素体不锈钢。其含铬量为12%~13%。硬度为177~228HBW,抗拉强度σb为363~451MPa,伸长率δ为20%~22%,热导率к为16.7W/(m·K)。加热冷却时组织稳定,不发生相变,所以不能进行热处理强化,只能靠变形强化,切削加工性相对较好。常见的牌号有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奥氏体不锈钢。其含铬量为12%~25%,含镍量为7%~20%(或20%以上)。硬度为187~207HBW,抗拉强度σb为481~520MPa,伸长率δ为40%,热导率к为16.33W/(m·K)。典型牌号有1Cr18Ni9Ti,其他还有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奥氏体不锈钢含有较多的镍或锰,加热时组织不变,故淬火不能使其强化,可通过冷加工硬化来大幅度提高强度和硬度,其硬化程度为基体硬度的1.4~2.2倍,给下一次切削带来很大困难。其具有优良的力学性能和良好的耐腐蚀能力,无磁性。④奥氏体-铁素体双相不锈钢。与奥氏体不锈钢相似,仅在组织中含有一定量铁素体,常见牌号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。这类不锈钢有硬度极高的金属间化合物析出,强度比奥氏体不锈钢高,切削加工性能比奥氏体不锈钢更差。其硬度<277HBW,抗拉强度σb为589~736MPa,伸长率δ为18%~30%。⑤沉淀硬化不锈钢。这类不锈钢因含有较高的铬、镍和极低的碳,还含有能起沉淀硬化作用的、铝、钛和钼等合金元素,其在回火时析出,产生沉淀硬化,具有很高的硬度和强度。其硬度为363~388HBW,抗拉强度σb为1 138~1 324MPa,伸长率δ为5%~10%,这类钢具有良好的耐腐蚀性能。常见牌号有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。
3.不锈钢的切削特点
不锈钢的切削加工性能比45钢差。若以45钢的相对切削加工性Kr为1,则奥氏体不锈钢的相对切削加工性Kr为0.4,铁素体不锈钢的Kr为0.48,马氏体不锈钢的Kr为0.55。其中以奥氏体和奥氏体-铁素体双相不锈钢的切削加工性差,给切削加工带来很大困难,其特点如下:
(1)切削加工硬化严重。以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象为严重,硬化层的硬度比基体硬度高1.4~2.2倍,其抗拉强度σb为1 470~1 960MPa。这类不锈钢塑性大(δ>35%),塑性变形时晶格扭曲,故强化系数大,且奥氏体不稳定,在切削力作用下,部分奥氏体转变为马氏体。
(2)切削力大。不锈钢的高温强度和硬度高且韧性大,故在切削时所消耗的能量大,即切削抗力大。以奥氏体不锈钢为例,在切削过程中温度高达700℃时,其综合力学性能高于一般结构钢。加之其在切削过程中的塑性变形大、硬化现象严重,增大了切削力,所以不锈钢的单位切削力为45钢单位切削力的1.25倍。
(3)切削温度高。由于不锈钢在切削时的塑性变形大,切屑与刀具间的摩擦大,加之其热导率仅为45钢热导率的1/3~1/4,散热条件差,大量切削热集中在切削区,在相同切削条件下,切削温度比切削45钢时高200℃。
1.问题提出
试制时规划制作了图2所示的小端钻模,在摇臂钻床Z35上加工喷油器体的3mm×φ2.5mm斜油孔。先用小端钻模引钻出3mm×φ2.5mm孔点位,再将全能分度头倾斜一定视点,装夹喷油器体大端法兰,别离将待钻孔位旋转到低点,顺次钻出3mm×φ2.5mm斜油孔与已钻3mm×φ3mm长油孔贯穿。
图2 小端钻模
试制时按此办法加工的3mm×φ2.5mm斜油孔与φ3mm孔接通状况不好。工艺上要求用φ1.5mm钢丝检测贯穿油孔,φ1.5mm钢丝应能穿过衔接油孔。咱们对试制的这批喷油器体斜油孔贯穿状况进行全数检查,φ1.5mm钢丝不能穿过的孔位超越50%。
咱们剖析了斜油孔接通状况不好的主要原因:用全能分度头装夹,旋转方向定位靠划线对正,定位误差较大;用中心钻对正预制孔有误差,中心孔偏移影响对中精度;摇臂钻床Z35主轴锁定精度差,钻小孔时简略走偏,不适宜加工细长孔。因此规划制作了喷油器体钻斜孔辅具,将钻3mm×φ2.5mm斜油孔工序安排到台钻Z512上进行。
2.利用钻斜孔辅具在台钻