奥氏体铸件加工

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奥氏体不锈钢铸件的车削加工

奥氏体不锈钢在工业中得到广泛的应用，尤其对于一些化工行业的过流部件一般都采用奥氏体不锈钢或其他耐腐蚀不锈钢。我公司生产化工泵，很多部件以奥氏体不 锈钢为主，大多数采用铸件加工。由于铸件不锈钢表面相对于加工面不够光亮，所以在我公司内部俗称“黑皮”。本文主要讲述奥氏体及双相不锈钢的加工，以下就 简称“不锈钢”。不锈钢切削性极差，“黑皮”的硬度较高，这都成为了不锈钢铸件加工的难点。

1. “黑皮”的形成

奥氏体不锈钢铸件加工浇铸成形后，需要经过清砂、打磨、热处理以及抛丸等工艺处理，然后进行酸洗钝化，表面形成致密氧化膜，表皮颜色相对于加工表面不够光亮，就形成了“黑皮”。

2. 奥氏体不锈钢铸件加工加工难点

(1)不锈钢铸件经过抛丸和酸洗钝化后，表面形成致密的氧化膜，经过检测“黑皮”硬度达到380HBW左右，硬度较高，一般刀片很难承受;同时存在不平整的浇冒口，对于刀刃来说就形成了断续切削，就决定了刀片本身的硬度又不能够太硬，大大增加了加工难度。

(2)不锈钢本身属于较难加工材料，相对于碳钢，比较容易粘刀，本身具有高韧性和塑性，不容易断屑，主要有以下几种特点：

，奥氏体不锈钢铸件加工加工硬化严重。因为不锈钢的塑性大，塑性变形时晶格歪扭，强化系数很大;且奥氏体不够稳定，在切削应力的作用下，部分奥氏体会转变 为马氏体;再加上化合物杂质在切削热的作用下，易于分解呈弥散分布，使切削加工时产生硬化层。加工硬化层的深度可达切削深度的1 / 3或更大;硬化层的硬度比原来的提高1 . 4～2 . 2倍。前一次进给或前一道工序所产生的加工硬化现象严重影响后续工序的顺利进行。在不锈钢中，以奥氏体和双相不锈钢(奥氏体+铁素体)的加工硬化现象最为 突出。

第二，切削力大。不锈钢，其伸长率超过45钢的1.5倍以上，使切削力增加。同时，不锈钢的加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难。因此加工不锈钢的切削力大。

第三，切削温度高。切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大，产生的切削热多;加上不锈钢的导热系数约为45钢的1/3，大量切削热都集中在切削区和刀-屑接触的界面上，散热条件差。在相同的条件下，不锈钢的切削温度比4 5钢高2 0 0℃左右。不锈钢导热性差，在加工过程中，切屑带走的热量就少，刀片受温度影响就大，刀刃容易过热，加速刀刃的磨损。

第四，切屑不易折断、易粘结。不锈钢的塑性、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，不仅影响操作的顺利进行，切屑还会挤伤已加工表面。

在高温、高压下，不锈钢与其他金属的亲和性强，易产生粘附现象并形成积屑瘤，既加剧刀具磨损，又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。

第五，刀具易磨损。切削不锈钢过程中的亲和作用，使刀-屑间产生粘结、扩散，从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损，致使刀具前刀面产生月牙洼，切削刃还会形 成微小的剥落和缺口;加上不锈钢中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高，切削时直接与刀具接触、摩擦，擦伤刀具，还有加工硬化现象，均会使刀具磨损加剧。

(3)奥氏体不锈钢铸件加工线膨胀系数大。不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1.5倍，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。

(4)采用镗铣床TX68和TX6111C加工，不能加切削液，直接增加了加工难度。

3. 奥氏体不锈钢铸件加工工艺试验

(1)刀片选择，根据以上不锈钢加工难度分析，如果刀片材质不够硬，很快就会被磨损，如果太硬又不能承受断续的冲击。就要求选择的刀片具有较高的强度，耐高温同时具有良好的韧性。结合以上特点针对以下几种刀片进行试切。数据如表1所示。

(2)设备采用TX68和TX6111C镗铣床加工。

(3)切削参数选择。

切削三要素对刀具的影响，有技术统计，切削速度增加20%刀片磨损增加50%;进给量增加20%，刀片磨损增加20%;切深增加50%，刀片磨损增加20%。根据切削三要素对刀片的影响程度选择合理的切削参数：参考理论切削参数，按照理论值的60%～70%。

采用不同的背吃刀量，加工“黑皮”背吃刀量5mm(因为铸件表面不太平整，背吃刀量不均匀);粗加工背吃刀量4mm;精加工背吃刀量0.5mm。由于刀片破损处在于刀刃线与材质接触处，采用不同的背吃刀量，能够充分利用刀刃。

4. 试验结果

刀片出现的情况有刀刃线破损、刀尖磨损、刀片崩刃、刀刃线磨损四种(见附图)。试验结果如表2所示。

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