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Plusieurs paramètres de conception pour le tournage en acier inoxydable

Mots clés: Méthode de rotation en acier inoxydable, matériau de l'outil, paramètres de l'outil, quantité de coupe, outil de revêtement

à Kangding inoxydable Tournage en acier
L'acier inoxydable utilisé actuellement est principalement divisé en acier inoxydable martensitique, en acier inoxydable ferritique et en acier inoxydable austénitique, en fonction de son état d'organisation. L'acier allié contenant plus de 11,7% de chrome ou plus de 8% de nickel est souvent appelé acier inoxydable. L'ajout de plus d'éléments métalliques (Cr et Ni) à la nuance d'acier allié modifie les propriétés physiques et chimiques de l'alliage. La résistance à la corrosion améliorée, à la fois dans l'air et dans les solutions acides, n'est pas sensible à la rouille oxydative et présente toujours une résistance supérieure aux températures élevées (> 450 ° C). Par conséquent, il est largement utilisé dans les secteurs de l’aviation, de l’aérospatiale, de la chimie, du pétrole, de la construction et de l’alimentation, ainsi que dans la vie quotidienne.

1. Les principales caractéristiques de coupe de l'acier inoxydable
(1) grande force de coupe

Parmi eux, l'acier inoxydable austénitique est particulièrement important. Bien que la dureté de ce matériau ne soit pas élevée, le grade 1Cr18Ni9Ti est pris comme exemple, sa dureté est ≤ 187HBW, mais la plasticité est très bonne (allongement après fracture δ = 40%, réduction de la surface Ψ = 60%). Par conséquent, la déformation plastique est importante pendant le processus de coupe et la force de coupe est accrue. Lorsque les paramètres de coupe sont identiques, la consommation d'énergie de l'acier inoxydable austénitique est environ 50% plus élevée que celle de l'acier à faible teneur en carbone.

(2) durcissement grave par usinage

En acier inoxydable, le phénomène de durcissement au travail de l'acier inoxydable austénitique et austénitique ferritique est le plus important. Ils sont grands plastiquement et le réseau est fortement tordu lorsqu’il est déformé plastiquement; En même temps, l'austénite a une faible stabilité et une partie de l'austénite se transforme en martensite sous l'action de la force de coupe; De plus, les impuretés composées sont faciles à décomposer et à se disperser sous l'action de la chaleur de coupe, ce qui entraîne un durcissement de la couche lors du processus de coupe. Tout cela rend le phénomène de durcissement du travail plus évident.
(3) L'outil est sujet à l'adhésion et à l'usure
Les matériaux en acier inoxydable produisent des températures élevées pendant le processus de coupe et ont une grande affinité avec le matériau de l'outil.
  Cela rend l’outil et le matériau collants et diffusants, et il est facile de former des "tumeurs à couteau", ce qui provoque l’adhérence et l’usure de l’outil et réduit sa durée de vie.

(4) La température locale dans la zone de coupe est élevée

Ce type de matériau nécessite une force de coupe importante, et la puissance consommée par la séparation et la coupe est également importante, ce qui entraîne davantage de chaleur de coupe. La chaleur transférée dans l'outil peut atteindre 20%, alors que seulement 9% lors du traitement de l'acier au carbone. Dans le même temps, la conductivité thermique de l'acier inoxydable n'est pas bonne (la conductivité thermique de l'acier inoxydable est d'environ 1/3 de celle de l'acier au carbone). Une grande quantité de chaleur de coupe se concentre sur l’interface entre la zone de coupe et le contact lame à puce, de sorte que la température locale de la zone de coupe est élevée.

2. Sélection des matériaux de l'outil
Selon les caractéristiques de coupe de l'acier inoxydable susmentionné, le matériau de l'outil doit avoir une bonne résistance à la chaleur, une résistance élevée à l'usure et une faible affinité avec l'acier inoxydable. Les outils utilisés actuellement sont le carbure cémenté, l’acier rapide et les outils revêtus.


YG carbure outil  Outils de coupe en acier rapide  Outil enduit

(1) outil de carbure
En général, les outils d'usinage en carbure à base de YG sont préférés pour les matériaux les plus difficiles à usiner. Il est préférable de ne pas utiliser d'alliages durs de type YT, en particulier lors du traitement de l'acier inoxydable austénitique 1Cr18Ni9Ti. L'alliage dur de type YT doit être absolument évité. Comme le titane (Ti) dans l'acier inoxydable et le Ti dans le carbure à base de YT ont une affinité, la coupe a tendance à éliminer le Ti dans l'alliage, ce qui intensifie l'usure de l'outil. Le carbure cémenté YG présente une bonne ténacité, une résistance à l'usure et une dureté élevées. Il convient mieux au traitement des matériaux en acier inoxydable. Il peut adopter un angle avant plus large pour alléger la coupe. La conductivité thermique est également bonne; Dans le même temps, la puce et l'outil ne sont pas faciles à coller.

(2) outil en acier à grande vitesse

Lorsque la forme, la taille et la structure de la pièce à usiner ne vous conviennent pas, utilisez une fraise en carbure cémenté, ou la fraise en carbure cémenté est facile à endommager. Des outils en acier à haute vitesse performants sont nécessaires. L'acier rapide ordinaire (W18Cr4V, etc.) a une durée de vie très courte et ne répond pas aux exigences.
De nouveaux outils de coupe en acier rapide peuvent être utilisés: Tels que l'acier rapide contenant du cobalt (W2Mo9Cr4Vco8), l'acier rapide ultra-dur contenant de l'aluminium (W6Mo5Cr4V2Al), l'acier rapide contenant de l'azote (W12Mo3Cr4V3N), etc.

(3) Nouvel outil de revêtement de matériau d'outil

Les méthodes de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou de dépôt physique en phase vapeur (PVD) sont utilisées. Matériau pour outil obtenu en enduisant sensiblement une couche mince d'un composé de métal insoluble (ou non métallique) hautement résistant à l'usure dans un outil en carbure cémenté ou en un autre matériau. Le revêtement de l'outil revêtu empêche le contact direct entre la puce et l'outil, réduit les frottements et diverses contraintes thermiques mécaniques. L'utilisation d'outils revêtus peut réduire le temps de coupe, les coûts, le nombre de changements d'outils, améliorer la précision d'usinage et prolonger la durée de vie de l'outil. Les outils revêtus réduisent ou éliminent l'utilisation de fluides de coupe.

Détermination des paramètres de l'outil

Une sélection raisonnable des paramètres de l'appui est très importante pour améliorer la durée de vie de l'outil et la qualité de la pièce. Pour que le couteau soit suffisamment résistant et s’efforce d’éviter les arêtes, il convient d’utiliser un angle de coupe plus grand, qui non seulement réduit la force de coupe et la température de coupe, mais également la profondeur de durcissement. L'angle avant de tournage de divers aciers inoxydables est généralement de 12 ° à 13 °. Pour assurer un nombre suffisant d’outils, il faut choisir un angle de dépouille plus grand. Généralement prendre 10 ° -20 °. Il est également possible d’utiliser un chanfrein négatif sur le tranchant principal pour renforcer la tête et améliorer la résistance à l’usure de l’outil. En raison de la ténacité et de la plasticité de l'acier inoxydable, il est difficile de casser le copeau pendant la coupe. La méthode pour forcer la déformation consiste principalement à sélectionner raisonnablement les paramètres et la quantité de coupe du brise-copeaux sur la face de coupe. Sur la base d'un choix raisonnable de la quantité de coupe, nous adoptons généralement la méthode de l'inclinaison à double tranchant plus une flûte en copeau oblique externe. L'outil de tournage extérieur rectifie l'angle à double tranchant pour donner à la surface de la puce une forme de face. Les cannelures extérieures en forme d'arc incliné sont affûtées sur les couteaux des couteaux, de sorte que les copeaux sont enroulés dans les spires ressemblant à des pagodes ou les spires en spirale serrées le long de la cannelure de guidage. Lors du traitement de l'acier inoxydable, les copeaux adhèrent fortement à la fraise et le bord accumulé risque de se produire. Par conséquent, les flancs avant et arrière et le tranchant de l'outil doivent avoir une faible valeur de rugosité de surface afin de réduire la résistance à la coupe. Réduit l'adhérence de coupe et améliore la durée de vie de l'outil.

4. Montant de coupe

(1) vitesse de coupe v
Afin de garantir une durée de vie raisonnable de l'outil, la vitesse de coupe peut être réduite, généralement entre 40% et 60% de l'acier au carbone ordinaire lors de la coupe de l'acier inoxydable.
(2) Taux d'alimentation f
Afin d'améliorer la qualité de la surface usinée, il est conseillé d'utiliser une valeur plus petite pour l'alimentation.
(3) Profondeur de coupe AP
(4) En règle générale, ap = 2-5mm peut être sélectionné pour l'ébauche et ap = 0 / 2-0.5mm pour la finition.

 La quantité de processus de coupe de l'acier inoxydable

Nom v/m.min f/mm.r Ap/mm Outil
Cercle extérieur 40-120 0.1-0.5 0.2-1 Outil enduit
Trou ennuyeux 40-100 0.1-0.5 0.1-0.4 Outil enduit
Coupé 40-100 0.1-0.25   Outil enduit
Fil de truning 20-50   0.1-1 Outil enduit
Trou de forage 12-20 0.1-0.25   Outils de coupe en acier rapide
Alésage 8-18 0.1-0.4 0.1-1 Outils de coupe en acier rapide
Trou articulé 2.5-5 0.1-0.2 0.1-1 Outils de coupe en acier rapide
Смазочно-охлаждающая жидкость из нержавеющей стали

5, смазочно-охлаждающая жидкость
Из-за плохой обрабатываемости нержавеющей стали и высокой температуры в зоне резания, смазочно-охлаждающая жидкость должна обладать высокими характеристиками охлаждения, смазки и проницаемости. Чтобы усилить охлаждающий эффект, можно использовать распыление под высоким давлением или охлаждение масляным туманом.
Обычно используемые смазочно-охлаждающие жидкости:
(1) Сульфурированное масло: оно обладает определенными характеристиками охлаждения и смазки, имеет множество источников и низкую стоимость.
(2) четыреххлористый углерод + минеральное масло или другие масла:
Добавление четыреххлористого углерода в минеральное масло или другие масла значительно улучшает проницаемость смазочно-охлаждающей жидкости, особенно благодаря чистовой обработке материалов из нержавеющей стали.

6. Примеры

Dans le tour CNC, pièces d’arbre en acier inoxydable 1Cr18Ni9Ti brutes (diamètre 60 mm). Avec un couteau revêtu, la vitesse de coupe n = 800 r / min avec un montant de couteau doseur ap = 0,7-1 mm, la quantité d'alimentation f = 0,2-0,3 mm / r, la coupe est légère et la fragmentation des copeaux est bonne. L'usure des outils est moindre et une lame peut être traitée en continu pendant plus de 4 heures, ce qui permet de gagner du temps lors du changement d'outil. En même temps, j'utilise les lames usagées de la voiture finie pour l'ébauche, ce qui permet d'économiser le coût de l'outil et d'économiser de l'énergie en utilisant une lame secondaire pour obtenir le même effet.

7. Conclusion
Sur la base de ce qui précède, les principes de base du tournage des matériaux en acier inoxydable sont les suivants:
Les matériaux utilisés pour les outils sont constitués d'outils durs, revêtus ou en carbure de haute résistance. Les paramètres de l'outil doivent être aussi raisonnables que possible et affiner l'outil le plus nettement possible. Il est facile de gondoler et de casser les copeaux. La quantité de coupe doit être appropriée et la quantité de fluide de coupe suffisante. Les mesures pertinentes doivent être utilisées autant que possible. Lors de l'utilisation d'outils revêtus, il est raisonnable d'utiliser des éléments tournants. Grâce à plusieurs essais, le traitement par lots d'outils revêtus est encore meilleur et l'efficacité de traitement des tours ordinaires est plus de cinq fois supérieure à ce qu'elle était auparavant.

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