不同機械加工設備對奧氏體不銹鋼變形層厚度的影響

 應用剪板機、立式銑床、臥式銑床、雙端面銑床、金相砂輪切割機5種機械加工設備對7種不同厚度規(guī)格的奧氏體不銹鋼進行銑削，并對加工后的試樣分別做了金相、硬度試驗研究、分析。結果表明金相砂輪切割機對不銹鋼組織性能影響最小，剪板機切割的試樣組織發(fā)生了轉變，切削時加工硬化最為嚴重。

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)模也在不斷擴大，所以我們的檢驗任務也越來越重，在不銹鋼的檢驗過程中也發(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出來希望能夠給同行業(yè)提供一點參考見解。在試樣機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、熱強度高、導熱系數(shù)低，切削時塑性變形大、加工硬化嚴重、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。所以，為了提高加工效率，消除冷加工后的內(nèi)應力，改善鋼的伸長率，在不銹鋼試樣加工時，應該正確選擇刀具、車刀幾何參數(shù)，切削用量和切削液等至關重要。

二、試驗過程

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

 采用酒鋼天風不銹鋼廠生產(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、立式銑床、臥式銑床、雙端面銑床、金相砂輪切割機進行切割，然后采用熱鑲法進行金相鑲樣，按照標準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。針對不同機械加工設備與試樣變形層厚度的關系見圖。針對不同厚度規(guī)格試樣與試樣變形層厚度的關系見圖。并利用鐵磁石測量了試樣的磁力，結果發(fā)現(xiàn)，只有剪板機切割的試樣吸力較大，說明試樣的組織已發(fā)生了轉變，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，組織轉變不明顯。

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

三、結果分析

 從以上試驗得出:

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

 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，剪板機最大，砂輪切割機最小最穩(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，剪板機加工試樣表面性能變化最大，砂輪切割機加工試樣表面性能最穩(wěn)定。

四、結語

 對奧氏體不銹鋼SUS304的加工進行研究分析可知，SUS304的機械加工性能較差，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，除金相砂輪切割機對不銹鋼組織性能幾乎無影響以外，當用雙端面銑床和臥式銑床在低速的條件下，且進給量在0.5um左右時，變形層最小，對性能的影響也最小，只有剪板機切割的試樣吸力較大，試樣的組織發(fā)生了轉變，由奧氏體變成馬氏體，切削時加工硬化嚴重，其它加工方式制成的試樣吸力很小，組織轉變不明顯。

 由于在本次試驗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)不銹鋼的切削特點及以上的試驗結論，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給量進行切削控制加工速度，以及選用抗粘結和散熱性好的切削液進行大量的試樣切削加工，保證加工質量、提高效率、降低成本。