Drehen von Edelstahl AISI304

Austenitischer Edelstahl AISI 304 (d. h. Edelstahl 0Cr18Ni9) hat eine gute Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Tieftemperaturfestigkeit und umfassende mechanische Eigenschaften. Es wird häufig in Lebensmittelanlagen, chemischen Anlagen und Industrieanlagen für Atomenergie eingesetzt. Diese Art von austenitischem Edelstahl hat eine gute interkristalline Korrosionsbeständigkeit, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in vielen oxidierenden Säuren (wie HNO3), eine starke Korrosionsbeständigkeit in Alkalilösungen, den meisten organischen und anorganischen Säuren sowie in Atmosphäre, Wasser und Dampf. Austenitischer Edelstahl AISI 304 hat eine relative Bearbeitbarkeit Kr von etwa 0,4, was ein typisches schwieriges Schneidmaterial ist.

Eigenschaften des Drehens von Edelstahl AISI 304

Austenitischer Edelstahl AISI304 hat eine schlechte Bearbeitbarkeit, die sich hauptsächlich in großer Schneidkraft, starker Kaltverfestigung, hoher lokaler Temperatur im Schneidbereich und leichter Haftung und Verschleiß von Werkzeugen äußert.

(1) Große Schneidkraft

Austenitischer Edelstahl AISI 304 hat eine geringe Härte (Härte ≤ 187 hbs) und eine gute Plastizität (Dehnung nach Bruch) aufgrund seiner großen Menge an Cr, Ni, Mn und anderen Elementen δ 5 ≥ 40%, Flächenreduzierung ψ ≥60％)。 Die plastische Verformung während des Schneidens ist groß und die Festigkeit kann bei hoher Temperatur noch aufrechterhalten werden (die Festigkeit von gewöhnlichem Stahl nimmt erheblich ab, wenn die Schnitttemperatur ansteigt), was zu einer großen Schneidkraft des austenitischen Edelstahls AISI304 führt. Unter herkömmlichen Schneidbedingungen beträgt die Einheits-Schneidkraft von Edelstahl AISI 304 2450 MPa, was mehr als 25 % höher ist als bei Stahl 45.

(2) Schwerstverfestigung

Edelstahl AISI 304 wird während der Bearbeitung von offensichtlichen plastischen Verformungen begleitet, und das Materialgitter führt zu ernsthaften Verzerrungen. Gleichzeitig wird aufgrund der Stabilitätsmängel der Austenitstruktur ein kleiner Teil des Austenits in diesem Prozess zu Martensit; Außerdem zersetzen sich die Verunreinigungsverbindungen im Austenit aufgrund der Erwärmung, wenn der Schneidprozess fortschreitet, und die dispergierten Verunreinigungen erzeugen eine gehärtete Schicht auf der Oberfläche, wodurch das Kaltverfestigungsphänomen sehr deutlich wird und die Festigkeit nach dem Härten σ B beträgt 1500 MPa und die Tiefe der gehärteten Schicht beträgt 0,1–0,3 mm.

(3) Lokale Temperatur im Schnittbereich ist hoch

Da Edelstahl AISI304 eine große Schneidkraft erfordert und die Späne nicht einfach wegzuschneiden sind, ist der Arbeitsaufwand für das Trennen der Späne ebenfalls groß. Das Schneiden von Edelstahl AISI 304 unter herkömmlichen Bedingungen ist etwa 50 % höher als das von kohlenstoffarmem Stahl, was zu einer höheren Schneidwärme führt. Austenitischer Edelstahl hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Die Wärmeleitfähigkeit von AISI304-Edelstahl beträgt 16,3-21,5 W/m·K, was nur einem Drittel der Wärmeleitfähigkeit von 45-Stahl entspricht. Daher ist die Temperatur des Schneidbereichs hoch (im Allgemeinen sollte die durch die Späne während des Schneidens abgeführte Wärme mehr als 70 % der Schneidwärme ausmachen). Eine große Menge an Schneidwärme konzentriert sich auf den Schneidbereich und die Kontaktfläche des „Werkzeugspans“, und die in das Werkzeug übertragene Wärme beträgt bis zu 20 % (der Wert beträgt nur 9 % beim Schneiden von allgemeinem Kohlenstoffstahl). Schnittbedingungen, die Schnitttemperatur von Edelstahl AISI304 ist etwa 200-300 ℃ höher als die von 45 Stahl.

(4) Das Werkzeug ist anfällig für Haftung und Verschleiß

Aufgrund der Hochtemperaturfestigkeit und der hohen Kaltverfestigungstendenz von austenitischem Edelstahl ist die Schneidbelastung hoch, und die Affinität zwischen austenitischem Edelstahl und Werkzeugen und Spänen wird aufgrund der Affinität zwischen austenitischem Edelstahl und Werkzeugen während des Schneidens erheblich verbessert Prozess, der unweigerlich Bindungen, Diffusion und andere Phänomene hervorruft, die zu Anhaftung und Verschleiß des Werkzeugs führen. Insbesondere die harten Einschlüsse, die durch einen kleinen Teil von Karbiden gebildet werden, beschleunigen den Verschleiß von Werkzeugen und verursachen sogar Kanteneinbrüche, was die Lebensdauer von Werkzeugen stark verkürzt und die Oberflächenqualität von bearbeiteten Teilen beeinträchtigt.

Wählen Sie einen angemessenen Wendeprozess

Aufgrund der schlechten Bearbeitbarkeit von austenitischem Edelstahl AISI304 ist es notwendig, einen angemessenen Drehprozess zu wählen, einschließlich der angemessenen Auswahl von Drehwerkzeugmaterialien, Werkzeuggeometrieparametern, Schnittparametern und Kühlmitteln, um eine höhere Produktionseffizienz und Verarbeitungsqualität zu erzielen.

(1) Werkzeugmaterial

Die richtige Auswahl der Werkzeugmaterialien ist von großer Bedeutung, um eine effiziente Bearbeitung von austenitischem Edelstahl zu gewährleisten. Entsprechend den schwierigen Dreheigenschaften von Edelstahl AISI 304 zeigt die Analyse, dass die ausgewählten Schneidwerkzeuge die Eigenschaften hoher Festigkeit und Zähigkeit aufweisen sollten, gleichzeitig sollten sie auch eine gute Verschleiß- und Hitzebeständigkeit aufweisen und sicherstellen, dass sie dies haben wenig Affinität zu Edelstahl. Derzeit sind Hartmetall und Schnellarbeitsstahl immer noch die am häufigsten verwendeten Schneidwerkzeugmaterialien.

① Hartmetall

Da die Schnittkraft von schwer zu bearbeitenden Materialien groß und der Kontakt zwischen den Spänen und der Spanfläche kurz ist, konzentriert sich die Schnittkraft hauptsächlich in der Nähe der Schneide, die zum Einbrechen der Schneide neigt. Daher können YG-Hartmetallwerkzeuge für die Bearbeitung ausgewählt werden. YG-Hartmetall hat eine gute Zähigkeit, eine hohe Verschleißfestigkeit und Rothärte sowie eine gute Wärmeleitfähigkeit. Es eignet sich für die Bearbeitung von austenitischem Edelstahl. YG8N-Werkzeug kann ebenfalls ausgewählt werden. Aufgrund der Zugabe von Nb ist die Schneidleistung 1-2 mal höher als bei YG8, und die Wirkung ist gut, wenn es in der Grobbearbeitung und Halbpräzisionsbearbeitung verwendet wird.

② Schnellarbeitsstahl

Hochgeschwindigkeitsstahlwerkzeuge können das Phänomen effektiv vermeiden, dass harte Werkzeuge aufgrund der Größe, Form und Struktur des sich drehenden Edelstahlwerkstücks leicht beschädigt werden können. Herkömmliche Schnellarbeitsstahl-Werkzeuge (wie W18Cr4V) können die aktuellen Verarbeitungsanforderungen in Bezug auf die Haltbarkeit nicht mehr erfüllen, aber neue Schnellarbeitsstahl-Werkzeuge mit überlegener Schnittleistung wie aluminiumhaltiger Schnellarbeitsstahl (wie W6Mo5Cr4V2Al) und Stickstoff mit Schnellarbeitsstahl (z. B. w12mo3cr4v3n) verwendet werden.

(2) Geometrische Werkzeugparameter

Die vernünftige Bestimmung der geometrischen Parameter des ausgewählten Werkzeugs ist ein wichtiger Faktor, um die Werkzeughaltbarkeit und die Bearbeitungswirkung von AISI 304-Edelstahlmaterialien effektiv zu verbessern. Im Allgemeinen muss das Werkzeug große vordere und hintere Ecken und scharfe Schneidkanten haben.

(3) Schnittparameter

Edelstahl AISI 304 ist ein typisches schwer zu bearbeitendes Material, daher sollten die Schnittparameter vernünftig gewählt werden. Schnittparameter haben großen Einfluss auf Kaltverfestigung, Schnittkraft, Wärme und Bearbeitungseffizienz. Die Schnittgeschwindigkeit hat den größten Einfluss auf die Schnitttemperatur und die Standzeit des Werkzeugs ν c. Die zweite ist die Vorschubgeschwindigkeit F, und die Nachschubgeschwindigkeit AP hat den geringsten Einfluss.

(4) Schneidflüssigkeit

Aufgrund der schlechten Schneidleistung von AISI304-Edelstahl muss die ausgewählte Schneidflüssigkeit eine bessere Kühlung, Schmierfähigkeit und Durchlässigkeit (d. h. Anti-Bindungsleistung) aufweisen. Emulsionen und vulkanisierte Öle, die Hochdruckzusätze wie S und Cl enthalten, sollten so weit wie möglich ausgewählt werden.

Emulsion hat eine gute Kühlleistung und wird hauptsächlich zum Schruppdrehen von Edelstahl verwendet. Vulkanisiertes Öl hat bestimmte Kühl- und Schmiereigenschaften und ist kostengünstig. Es kann zum Halbschlichten oder Schlichten von Edelstahl verwendet werden. Wenn der Schneidflüssigkeit Hochdruck- oder ölhaltige Zusätze hinzugefügt werden, kann ihre Schmierleistung erheblich verbessert werden. Es wird im Allgemeinen für die Endbearbeitung von Edelstahl verwendet. Die Schneidflüssigkeit aus der Mischung von Tetrachlorkohlenstoff, Kerosin und Ölsäure verbessert die Durchlässigkeit der Kühl- und Schmierflüssigkeit erheblich und eignet sich besonders für die Endbearbeitung von Werkstoffen aus austenitischem Edelstahl AISI 304. Aufgrund der großen Schneidwärme von austenitischem Edelstahl sollten Sprühkühlung, Hochdruckkühlung und andere Methoden so weit wie möglich verwendet werden, um die Kühlwirkung zu verbessern.