022Cr22Ni5Mo3N材料屬于奧氏體 鐵素體共存的雙相不鏽鋼,其硬度大、強度高、延伸率大、沖擊值大以及導熱系數小的特性,因多種性能組合,決定了該材料機加工性能較差的特性。要提高零件的加工效率,首先需研究影響材料加工性能的因素,上海隆繼金屬了解各種因素對加工性能的影響機理,再詳細分析022Cr22Ni5Mo3N材料的加工特性,逐一找出最适合的刀具材料、刀具角度組合、切削三要素等,以達到提高該材料加工效率目的。
影響材料加工性能的因素主要有化學成分、力學性能、導熱系數、線膨脹系數等,通過對各個因素的詳細分析,找出影響022Cr22Ni 5Mo3N材料切削加工困難的原因。
從表1中可看出,該材料的碳元素含量為0.03%,質量份數極小,Cr、Ni、Mo等元素質量分數較高,從而材料的強度高、塑性和韌性都較好,因此加工過程中不宜斷屑,容易形成硬質點和産生加工硬化,導緻該材料的切削變形系數大、切削力大、切削溫度高。由于切削熱的作用,切削表面和已加工表面吸收周圍介質中的H、0、N等原子,形成硬脆層,加工表面硬度是基體硬度的1.1~2.2倍,深度可接近1mm,引起刀具磨損嚴重,加工效率低下。
力學性能
材料的力學性能主要包括強度、塑性、韌性和硬度等,是影響其加工性的主要因素。
1強度
強度分為抗拉強度和屈服強度,包括常溫強度和高溫強度。常溫強度高,切削力則大,切削溫度風高:其法升高,高溫強度高,則切削力一直保持較大,切削溫度持續開向,刀具磨損會更嚴重。
2塑性與韌性
塑性以伸長率來表示,伸長率值越大,塑性越好,切削時變形就越大,消耗的變形功越多,切削力越大,切削溫度越高,基體與刀具發生粘接的可能性越大,加工表面粗糙就難以保證。韌性以ak 值表示, ak值越大,表示材料在破斷之前吸收的能量越多,消耗切削功越多,切削力大,且韌性對斷屑的影響較大,韌性越大,切削加工性越差。
3硬度
材料的硬度越高,切屑與前刀面的接觸長度則減小,前刀面上應力增大,摩擦熱量集中在較小的刀屑接觸面上,切斷溫度增高,刀具磨損加劇。
其力學性能與022Cr22Ni5Mo3N雙相不鏽鋼材料的力學性能如下表2。
從表2可以看出,022Cr22Ni5Mo3N雙相不鏽鋼材料與45鋼材料相比較,022Cr22Ni5Mo3N材料的強度、塑性、韌性和硬度都比45 鋼材料好,産生的切削力較大,切削溫度較高,對刀具的磨損較大,其該材料的加工性較差。
導熱系數
材料的導熱系數越大,由切屑帶走的熱量和由工件傳導出的熱量就越多,越有利于降低切削區溫度,刀具的磨損降低。因此,導熱系數高的材料,允許的切削速度就高,其切削加工性就越好。同樣與45 鋼比較,022Cr22Ni5Mo3N雙相不鏽鋼的導熱系數為2OW/m.k,45鋼材料的導熱系數是50.2W/m.k左右。其022Cr22Ni5Mo3N材料的導熱系數隻有45鋼的2/5,因此022Cr22Ni5Mo3N材料的導熱性能比45鋼差的較多,于是加工性能也就差的多。
從影響材料機械加工性能的多種因素分析﹐022Cr22Ni5Mo3N雙相不鏽鋼材料受硬度、強度、塑性等因素影響,切削過程中,需要的切削力大,産生的切削溫度高,刀具磨損快。受導熱系數不高的影響使加工過程刀具與零件的加工面切削溫度高,易形成加工硬化層,刀具磨損快,允許的切削速度較低。
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