Криогенная обработка нержавеющей стали

Криогенная обработка нержавеющей сталиЭто специальный процесс, предназначенный для улучшения режущих свойств материала за счет снижения температуры обработки, увеличения срока службы инструмента, улучшения качества поверхности детали и точности размера. Эта технология особенно подходит для труднообрабатываемых материалов, таких как нержавеющая сталь, поскольку обработка таких материалов при комнатной температуре часто сопровождается высокой режущей силой и накоплением тепла, что может легко привести к ускорению износа инструмента и деформации детали и другим проблемам.

Принцип работы

Снижение теплового воздействия:

Обработка при низких температурах может эффективно уменьшить тепло, создаваемое трением, тем самым избегая деформации или остаточного напряжения, вызванного перегревом изделия.

Улучшение жесткости и прочности материала:

Снижение температуры может сделать некоторые металлические материалы (включая нержавеющую сталь) более хрупкими и твердыми, что помогает уменьшить сопротивление резанию, облегчает резание и позволяет получить лучшую чистоту поверхности.

Продление срока службы ножа:

Низкая температура уменьшает влияние тепла, выделяемого в процессе резания, на инструмент, снижает риск смягчения или окисления материала инструмента, тем самым продлевая срок службы инструмента.

Контроль микроструктурных изменений:

Для некоторых конкретных применений низкотемпературная обработка может помочь контролировать изменения микроструктуры внутри материала, такие как подавление фазового перехода, что важно для сохранения свойств материала и улучшения качества готовой продукции.

Процесс низкотемпературной обработки нержавеющей стали:

Этап предварительной обработки

Очистка и дезактивация: удаление масляного загрязнения, примесей на поверхности нержавеющей стали для обеспечения качества последующей обработки.

Индукция низкотемпературной хрупкости (для ферритной нержавеющей стали): охлаждение деталей до целевой температуры (например, от - 50°C до - 150°C) путем погружения жидким азотом или электронным охлаждающим патроном, что приводит к низкотемпературной хрупкости или преобразованию мартенсита.

Построение криогенной среды

Выбор охлаждающей среды:

Жидкий азот: чистота ≥99,999%, температура - 196°C, подходит для обработки при очень низких температурах.

Низкотермические газы: например, сжатый воздух или азот охлаждаются системой охлаждения до - 40°C - 80°C для материалов, чувствительных к жидкому азоту.

Режим охлаждения:

Внешнее охлаждение: охлаждение только деталей или поверхности инструмента, подходит для грубой обработки.

Внутреннее охлаждение: низкотемпературная жидкость подается через внутреннее отверстие инструмента или внутренний канал изделия, так что температура в зоне резания равномерна и подходит для точной обработки.

Выполнение резания

Выбор станков и ножей:

Станок: Выберите точный горизонтальный токарный станок, скорость вращения шпинделя 25 - 1600 р / мин, подача 0.05 - 1.50 мм / р.

Нож: предпочтение отдается холодному инструменту внутреннего охлаждения (например, долото внутреннего охлаждения, фреза) для обеспечения того, чтобы криогенная жидкость достигала непосредственно режущего интерфейса. Для кристаллических материалов необходимо использовать алмазные ножи для уменьшения повреждения субповерхностей.

Оптимизация параметров резания:

Скорость резания: увеличение хрупкости материала при низких температурах, может быть соответствующим образом увеличена скорость резания (например, 200 - 500 м / мин) для уменьшения силы резания, но необходимо избегать слишком высокой скорости, чтобы вызвать восстановление температуры.

Подача: регулировка в соответствии с твердостью материала, как правило, 0,05 - 0,2 мм / р, чтобы сбалансировать эффективность резания с шероховатостью поверхности.

Задняя осадка: контроль 0,1 - 1,0 мм при точной обработке, чтобы избежать чрезмерной режущей силы, приводящей к деформации детали или повреждению инструмента.

Криогенный впрыск жидкости:

Угол впрыска обычно составляет 30° - 45°, расстояние до точки резания 10 - 30mm, обеспечивая равномерное покрытие поверхности резания охлаждающей средой.

Мониторинг температуры зоны резания в реальном времени, регулирование низкотемпературного впрыска жидкости с помощью контроллера обратной связи, поддержание целевой температуры (например, - 50°C).

Этап переработки

Обработка отжига: устранение внутренних напряжений и деформаций, возникающих при низкотемпературной обработке, балансировка твердости и прочности.

Обработка поверхности: полировка, очистка для удаления остаточной охлаждающей среды, улучшение качества поверхности.

Контроль производительности: проверка низкотемпературной ударной вязкости (значение АКВ) с помощью испытания на удар Шарби для обеспечения устойчивости материала к разрушению при целевой температуре.