Влияние параметров обработки на продолжительность работы инструмента в процессе шлифования дуплексной стали, стойкой к коррозии
Определение условий резания в процессе шлифования дуплексной стали, стойкой к коррозии (нержавеющей стали) и обозначения кривых износа. Выявление повышения устойчивости к абразивному износу тех инструментов, которые были с определенным покрытием.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.07.2018 |
| Размер файла | 447,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Владимирский Государственный университет
Влияние параметров обработки на продолжительность работы инструмента в процессе шлифования дуплексной стали, стойкой к коррозии
Подшивалкин Виталий Александрович, магистр
Аннотация
Этот анализ проводится, чтобы определить продолжительность работы инструмента (стойкость). В исследование включены определения условий резания в процессе шлифования дуплексной стали, стойкой к коррозии (нержавеющей стали) и обозначения кривых износа. Эксперименты показали, что повышается устойчивость к абразивному износу тех инструментов, которые были с покрытием Al2O3.
Ключевые слова: срок службы инструментов, нержавеющая сталь, износ, токарная обработка
Введение
По данным компании, производящей строительные материалы - дуплексная нержавеющая сталь приобретает все большее значение, что отражается в широком диапазоне этих продуктов доступных на рынке. Тем не менее, процесс механической обработки представляет собой значительные трудности. Одним из ограничений при обработки стали является износ инструмента.
Износ инструмента во многом зависит от параметров резания, что является важным фактором. Износ инструмента приводит к ухудшению качества обработанной поверхности и, следовательно, к снижению эффективности и производительности. Многие производственные компании используют твердосплавные инструменты с покрытием или быстрорежущей стали для обработки дуплексной нержавеющей стали (ДНС).
По словам Ганна [6] низколегированные ДНС, такие как S32304 при механической обработке инструментами с высокой скоростью обработки сталей ведут себя аналогично аустенитных типов таких как 316 или 317. Однако при обработке сталей инструментами с покрытием ведут себя аналогично 317LN и 317LMN.
Современные типы ДНС сложнее, чем виды, произведенные до этого. Причиной этого является более высокое содержание аустенита и азота. Увеличение содержания легирующих элементов, таких как азот и молибден делает обрабатываемость этих сталей менее эффективными. Применение твердосплавного инструмента с покрытием для обработки ДНС требует более глубокого изучения износа инструмента и связанного с ней износа механизмов. В статье рассматриваются основные задачи исследования износа инструмента с покрытием из CVD-Ti (C,N) /Al2O3/TiN.
Основной целью данного исследования явилось определение влияния скорости резания в качестве ключевого фактора, контролирующего срок службы инструмента. Повышение скорость резания в объеме, значительно превышающих обычные обрабатывающие скорости теперь признано в качестве основного направления производственной мощности и эффективности роста, а также качество и точность совершенствования. В исследование входит оценка влияния резки параметров резания на стойкость инструмента. Для оценки износ инструмента были использованы характерные кривые износа.
Экспериментальные выводы
Материал заготовки и режущего инструмента
Механической обработке был подвержен материал 1.4462 (DIN EN 10088-1) - сталь с ферритно-аустенитной структурой, содержащая около 50 % аустенита. Конечная прочность на растяжение Rm = 700 МПа, твердость по Бринеллю - 293±3 НВ. Элементный состав обрабатываемого материала и деталей режущих инструментов приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.
Таблица 1. Химический состав дуплексной нержавеющей стали 1.4462
|
Элемент |
С max |
Si max |
Mn max |
P max |
S max |
Cr |
Ni |
Mo |
N |
Другие |
|
|
% wt. |
0,03 |
1,00 |
2,00 |
0,030 |
0,020 |
21,0 23,0 |
4,50 6,50 |
2,50 3,50 |
0,10 0,22 |
- |
На основе ряда рекомендаций были выбраны параметры резания для инструмента Т1: Vk = 50 ч 150 м/мин, f = 0,2 ч 0,4 мм/об, ap = 1 ч 3 мм. Эксперименты выполненные с инструментом Т2 были сравнительно схожи и поэтому параметры резания были: Vc= 50, 100 и 150 м/мин, f = 0,2; 0,3 и 0,4 мм/об, ap = 2 мм.
Исследование было проведено в рамках производства на токарном станке с ЧПУ 400 фирмы Famot Pleszew plc.
Таблица 2. Спецификация режущего инструмента
|
Инструмент |
Характеристики |
Другое |
|
|
Т1 МM 2025 |
Твердость: 1350 hv3 Класс: М25, Р35 |
Покрытия: Ті (С,N) - (2 мкм) (верхний слой) Al2O3 (1,5 мкм) (средний слоя) TiN- (2 мкм) (Нижний слоя) Техника покрытие: CVD |
|
|
T2 CTC 1135 |
Класс: М35, Р35 |
Покрытия: TiN- (2 мкм) (Верхний слой) Ті (C,N) - (2 мкм) Тi (N,B) - (2 мкм) TiN- (2 мкм) Ті (C,N) - (2 мкм) Ті (C,N) - (2 мкм) (Нижний слоя) Техника покрытие: CVD |
|
|
Геометрия инструмента (TNMG 160408): |
l = 16,50 мм d = 9,52 мм s = 4,76 мм d1 = 3,81 мм r = 0,8 мм |
Таблица 3. Кодовые показания учебного плана
|
№ |
x1 |
x2 |
x3 |
Vc, м/мин |
f, мм/об |
ap, мм |
|
|
1 |
-1 |
-1 |
-1 |
70 |
0,24 |
1,4 |
|
|
2 |
-1 |
-1 |
+1 |
70 |
0,24 |
2,6 |
|
|
3 |
-1 |
+1 |
-1 |
70 |
0,36 |
1,4 |
|
|
4 |
-1 |
+1 |
+1 |
70 |
0,36 |
2,6 |
|
|
5 |
+1 |
-1 |
-1 |
130 |
0,24 |
1,4 |
|
|
6 |
+1 |
-1 |
+1 |
130 |
0,24 |
2,6 |
|
|
7 |
+1 |
+1 |
-1 |
130 |
0,36 |
1,4 |
|
|
8 |
+1 |
+1 |
+1 |
130 |
0,36 |
2,6 |
|
|
9 |
-1,682 |
0 |
0 |
50 |
0,3 |
2 |
|
|
10 |
1,682 |
0 |
0 |
150 |
0,3 |
2 |
|
|
11 |
0 |
-1,682 |
0 |
100 |
0,2 |
2 |
|
|
12 |
0 |
1,682 |
0 |
100 |
0,4 |
2 |
|
|
13 |
0 |
0 |
-1,682 |
100 |
0,3 |
1 |
|
|
14 |
0 |
0 |
1,682 |
100 |
0,3 |
3 |
|
|
15 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0,3 |
2 |
|
|
16 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0,3 |
2 |
|
|
17 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0,3 |
2 |
|
|
18 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0,3 |
2 |
|
|
19 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0,3 |
2 |
|
|
20 |
0 |
0 |
0 |
100 |
0,3 |
2 |
Экспериментальный расчет
Необходимое число экспериментальных точек равно N = 23+ 6 + 6 = 20 (таб.3). Есть восемь факторных экспериментов (3 фактора на двух уровнях, 23) с добавлением 6 точек и центральной точки (средний уровень), повторяющихся 6 раз - необходимо рассчитать чистую ошибку [9]. С целью эксперимента разработана программа, которая считает параметры модели второго порядка полиномом в виде у = (a0 + a1x1 + a2x2 + a3 x3) 2. Программа была написано в Matlab и позволяет генерировать трехмерные графики и эпюры одной переменной. Тесты проводились на токарном станке с ЧПУ.
Анализ износа
После процесса резания значения износа по задней поверхности были измерены с использованием оптического микроскопа.
Результаты и обсуждение
Кривые износа
Рассмотрение процесса в точке износа инструмента особенно в промышленных процессах показало, что наиболее распространенный вид износа был по основным флангам в зоне B - соответственно VBb (фиг.1) и VBbmax (фиг.2).
Таким образом, в эксперименте достигнуты следующие результаты: как можно заметить, кривая VBb (фиг.1) является типичной для стали, подверженной механической обработке со средней скоростью резания, без специального охлаждения или мало интенсивного охлаждения. Это указывают на три различимых, характерных периода износа инструмента. Анализируя результаты кривой износа VBBmax (фиг.2), большее значение износа может быть заметно - это может указать на неравномерно изношенные основные фланги.
Фигура 1. Износ твердосплавного инструмента с покрытием Т1 (VBb)
Фигура 2. Износ твердосплавного инструмента с покрытием Т1 (VBbmax)
Срок службы инструмента
На фигуре.3 показана стойкость инструмента после обработки нержавеющей стали инструментом Т1 в условиях сухого резания. Полученные результаты путем моделирования на основе принятой программы PS/DS-P: л были представлены как трехмерный участок и двухмерный участок одной переменной в определенной последовательности, показывая глубину резания и скорость резания. При подачи f = 0,3 мм/об и скорости резания Vc = 100 м/мин стойкость инструмента инструмента принимает наибольшее значение при глубине резания ap = 1 мм и ap = 3 мм и составляет Т = 31 мин и T = 23 мин. Минимальный значение наблюдалось для глубины резания ap = 2,3 мм, стойкость инструмента равнялось T = 20 мин. При подачи f = 0,3 мм/об и глубине резания ap = 2 мм, наибольшая стойкость инструмента наблюдалась для VC = 50 м/мин и VC = 150 м/мин и составила Т = 44 мин и Т = 24 мин. Минимальное значение стойкости инструмента Т = 19 мин было для Vc = 118 м/мин.
Фигура 3. Зависимость стойкости инструмента (Т1) от параметров резания
дуплексная сталь коррозия инструмент абразивный износ
Фигура 4. Стойкость твердосплавного инструмента с покрытием (Т1) при обработке нержавеющей стали.
Фигура 5. Стойкость твердосплавного инструмента с покрытием (Т2) при обработке нержавеющей стали.
Анализируя влияние скорости резания на стойкость инструментов Т1 (фиг.4) и Т2 (фиг.5), можно заметить, что с увеличением скорости резания стойкость инструмента уменьшается.
Стойкость инструмента уменьшается для скорости резания от 100 до 130 м/мин в зависимости от величины нагрузки. Причина для этого, вероятно, большее сопротивление к абразивному износу инструменты с содержанием Al2O3 покрытия.
Выводы
При обработки дуплексной нержавеющей стали возникают следующие трудности: чрезмерные термические и механические нагрузки на инструмент, сильное адгезионное взаимодействие приводит к наростообразования, и соответственно к ускорению износа режущей кромки. Дальнейшие эксперименты показали:
1. Увеличение скорости резания повышает интенсивность износа режущей кромки.
2. Применение твердосплавных инструментов c СVD - Ті (N, N) /Al2O3/Tin покрытием приводят к более высокой устойчивости к абразивному износу и они могут быть рекомендованы для черновой обработки нержавеющих сталей.
3. Оптимальная скорость резания 130 ч 150 м/мин.
Список литературы
Размещено на Allbest.ru
1. Паро, Ж. Износ инструмента и обрабатываемость Х5CrMnN18 нержавеющих сталей. // Теоретические основы химической технологии.119, 1 (2001), с.14-20.
2. Абу-Эль-Хосейн, К. Высокоскоростная обработка концевыми фрезами из AISI 304 (нержавеющая сталь) с использованием новых геометрически разработанных твердосплавных пластин. // Вестник материалов и технологии обработки. вып.162-163, (2005), с.596-602.
3. Чарльз, Дж. Аустенитная хромо - марганцевая нержавеющая сталь - европейский подход. // Материалы и ряд приложений. вып.12. Евро нержавейка, 2010.
4. Цифтци, И. Обработки аустенитных нержавеющих сталей с использованием многослойного ламинирования твердосплавным инструментом. // Международная Трибология.39, (2006), с.565-569.
5. Гунат, П.Я. Справочник по нержавеющей стали. // Материалы и ряд приложений. вып.1. Евро Инокс 2002.
6. Ганн, Р.Н. Дуплексные Нержавеющие Стали: Микроструктура, Свойства и применение. Абингтоне Публикации, Кембридж, Англия, 1997.
7. Гржесчик, У. Передовые процессы механической обработки металлических материалов. Теория и моделирование. "Эльзевир" Наука, 2008.
8. Легутко, С. Прогнозировании шероховатости поверхности при сухой обработки из дуплексной нержавеющей стали. // Металлургия.52, 2 (2013), стр.259-262.
9. Гажек, М.; Лугутко, С. Стойкость инструмента при обработки нержавеющей стали. // Техническое обслуживание и Надежность.15, 1 (2013), стр.62-65.
10. Монтгомери, Д. Дизайн и анализ экспериментов.5-е издание, Нью-Йорк, 2003.
...Подобные документы
История открытия нержавеющей стали. Описание легирующих элементов, придающих стали необходимые физико-механические свойства и коррозионную стойкость. Типы нержавеющей стали. Физические свойства, способы изготовления и применение различных марок стали.
реферат [893,5 K], добавлен 23.05.2012Электропечь и описание производства стали в ней. Виды износа режущего инструмента и влияние на износ инструмента смазывающе-охлаждающей жидкости и других факторов. Процессы, протекающие при химико-термической обработки стали. Виды ХТО и их применение.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 13.01.2008Производство стали в кислородных конвертерах. Легированные стали и сплавы. Структура легированной стали. Классификация и маркировака стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Термическая и термомеханическая обработка легированной стали.
реферат [22,8 K], добавлен 24.12.2007Влияние легирующих элементов на свойства стали. Состав, свойства и методы термической обработки хромистых сталей с повышенной прочностью и стойкостью против коррозии в агрессивных и окислительных средах. Технологии закалки окалиностойких сильхромов.
реферат [226,9 K], добавлен 22.12.2015Стали как наиболее многочисленные сплавы, которые широко применяются во многих отраслях народного хозяйства. Особенности инструментальных, пружинно-рессорных и быстрорежущих сталей. Система обозначения марок стали и сплавов. Схема работы мартена.
презентация [1,6 M], добавлен 10.03.2015Виды сталей для режущего инструмента. Углеродистые, легированные, быстрорежущие, штамповые инструментальные стали. Стали для измерительных инструментов, для штампов холодного и горячего деформирования. Алмаз как материал для изготовления инструментов.
презентация [242,3 K], добавлен 14.10.2013Выбор и обоснование футеровки сталеразливочного ковша. Выбор дутьевых продувочных устройств. Расчет основных параметров обработки стали: раскисление и легирование; процесс десульфурации стали в ковше. Технологические особенности внепечной обработки стали.
курсовая работа [423,1 K], добавлен 21.04.2011Металлургия стали как производство. Виды стали. Неметаллические включения в стали. Раскисление и легирование стали. Шихтовые материалы сталеплавильного производства. Конвертерное, мартеновское производство стали. Выплавка стали в электрических печах.
контрольная работа [37,5 K], добавлен 24.05.2008Классификация и маркировка стали. Характеристика способов производства стали. Основы технологии выплавки стали в мартеновских, дуговых и индукционных печах. Универсальный агрегат "Conarc". Отечественные агрегаты ковш-печь для внепечной обработки стали.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.08.2012Применение и классификация стальных труб. Характеристика трубной продукции из различных марок стали, стандарты качества стали при ее изготовлении. Методы защиты металлических труб от коррозии. Состав и применение углеродистой и легированной стали.
реферат [18,7 K], добавлен 05.05.2009Трубы (газо- и нефтепроводы) и основные требования к ним. Влияние параметров контролируемой прокатки на структуру и свойства низкоуглеродистой низколегированной стали 10Г2ФБ. Влияние исходной структуры стали после дополнительной термической обработки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.07.2012Строение и свойства стали, исходные материалы. Производство стали в конвертерах, в мартеновских печах, в дуговых электропечах. Выплавка стали в индукционных печах. Внепечное рафинирование стали. Разливка стали. Специальные виды электрометаллургии стали.
реферат [121,3 K], добавлен 22.05.2008Обзор режимов закалки и отпуска деталей штампового инструмента горячего деформирования. Выбор стали для изготовления деталей штампов, обрабатывающих металл в горячем состоянии. Характеристика микроструктуры и свойств штампов после термической обработки.
контрольная работа [22,5 K], добавлен 18.05.2015Основные способы производства стали. Конвертерный способ. Мартеновский способ. Электросталеплавильный способ. Разливка стали. Пути повышения качества стали. Обработка жидкого металла вне сталеплавильного агрегата. Производство стали в вакуумных печах.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 02.01.2005Принципы обозначения стандартных марок легированных сталей, их механические свойства. Влияние вредных примесей, величины зерна на свойства. Виды закалки, структура сплава после нее. Понятие свариваемости стали. Коррозионные повреждения нержавеющей стали.
курсовая работа [5,1 M], добавлен 18.03.2010Характеристика заданной марки стали и выбор сталеплавильного агрегата. Выплавка стали в кислородном конвертере. Материальный и тепловой баланс конвертерной операции. Внепечная обработка стали. Расчет раскисления и дегазации стали при вакуумной обработке.
учебное пособие [536,2 K], добавлен 01.11.2012Понятие вакуумирования и область его применения. Характеристика способов вакуумирования стали: струйное, порционное и циркуляционное вакуумирование, в установках ковшевого вакуумирования. Сравнительная характеристика установок внепечной обработки стали.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 03.01.2016Роль легирующих элементов в формировании свойств стали. Анализ и структура хромоникелевых сталей. Роль и влияние никеля на сопротивление коррозии. Коррозионные свойства хромоникелевых сталей. Характеристика ряда хромоникелевых сталей сложных систем.
реферат [446,2 K], добавлен 09.02.2011Характеристика рельсовой стали - углеродистой легированной стали, которая легируется кремнием и марганцем. Химический состав и требования к качеству рельсовой стали. Технология производства. Анализ производства рельсовой стали с применением модификаторов.
реферат [1022,5 K], добавлен 12.10.2016Назначение и особенности эксплуатации инструментальных сталей и сплавов, меры по обеспечению их износостойкости. Требования к сталям для измерительного инструмента. Свойства углеродистых и штамповых сталей для деформирования в различных состояниях.
контрольная работа [432,5 K], добавлен 20.08.2009
