个人diy如何对不锈钢薄板0.3mm进行切削加工

不锈钢方管物品搁置架加工制作DIY
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优点:可以是属于钢木复合材料的简易家具,制作加工比较简单,框架组装和拆卸起来,比较方便。框架的组成材料,包装体积很小,比较适合搬运。
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& 不锈钢薄板冲压拉深加工要点 (正文)
不锈钢薄板冲压拉深加工要点
核心提示:不锈钢因其优异的性能而广泛应用于工业生产中,但其冲压加工性能较差,零件表面易划伤,模具易产生粘结瘤,导致冲压质量和生产效率受到极大的影响。这就要求在冲压加工过程中从模具结构、模具材料、热处理及润滑等方面着手,提高零件质量和模具寿命,更好地解决不锈钢不锈钢因其优异的性能而广泛应用于工业生产中,但其冲压加工性能较差,零件表面易划伤,易产生粘结瘤,导致冲压质量和生产效率受到极大的影响。这就要求在冲压加工过程中从模具结构、、热处理及润滑等方面着手,提高零件质量和模具寿命,更好地解决不锈钢冲压过程中存在的问题。
1.不锈钢薄板冲压特点
(1)屈服点高、硬度高、冷作硬化效应显着、易出现裂口等缺陷。
(2)导热性比普通碳钢差,导致所需变形力大,冲裁力、拉深力大。
(3)拉深时塑性变形剧烈硬化,薄板拉深易起皱或掉底。
(4)拉深模具易出现粘接瘤现象,导致零件外径严重划伤。
(5)拉深时,难以达到预期的形状。
2.解决不锈钢薄板冲压拉深问题的途径
分析认为,以上问题的产生,是由不锈钢本身的性能决定的,主要受以下五个方面的因素影响:一是原材料性能;二是模具的结构及冲压速度;三是模具的材料;四是冲压润滑液;五是工艺路线的安排。
(1)原材料板材的质量也是影响冲压性能的重要因素,必须采购符合国标的正规原材料。对于硬态料,冲压加工前必须进行退火,以提高加工性能。
(2)模具的结构及冲压速度为了改善拉深难度,可以把压边圈2的压边面制成斜的,如附图所示。这样拉深时坯料3 在压边圈作用下与压边面和凹模完全处于接触状态,可以使凹模圆角部位材料承受较大的压边力,从而改善拉深难度。
1.凸模 2.压边圈 3.坯料 4.凹模
冲压不锈钢时的冲裁速度要比碳钢小1/3,实践证明,采用液压机的效果要优于机械式冲床。
(3)选抗粘的模具材料不锈钢拉深过程中,主要问题是粘模严重,导致模具损耗严重,影响零件外观质量,所以,解决此类问题必须采用抗粘的模具材料。目前抗粘的模具材料主要有:①硬质合金类:碳化钨钢结硬质合金,不粘模,模具寿命高。抗粘性最好,但模具材料费用和热处理费用较高,适合大批量生产。②铜基合金类:铸铝青铜和硬铝青铜,不粘模,寿命一般。热处理简单,适合中小批量生产采用。③3054合金铸铁,不粘模,寿命一般。需表面淬火,适合中小批量生产采用。
在实际生产中,各单位可根据自己的热处理设备、产量、切削加工能力、冲压件要求等选择适合的材料。
一般情况下,硬质合金类和合金铸铁类模具的硬度要达到60~64HRC,表面粗糙度值Ra=0.4&m;铜基合金类模具需进行淬火处理,硬度150HBS左右,表面粗糙度值Ra=1.6&m可满足普通要求的不锈钢拉深。对于表面质量要求高的不锈钢拉深件,模具的表面最好能经过抛光,使表面粗糙值度达到Ra=0.4~0.2&m,较低的表面粗糙度值可起到减摩和提高抗粘性的作用,这对提高不锈钢冲压件表面质量,不粘模都有益处。
近年来,不断有新的抛光技术问世,据资料介绍,通过电化学抛光、超声波抛光,磨料喷射等新工艺可在短时间内降低型腔的表面粗糙度值,提高耐磨性,这些都值得我们去探索和运用。
(4)冲压润滑油材料在拉深时,要对其进行适当的润滑,可降低材料与模具间的摩擦系数,从而使拉深力下降,有润滑与无润滑相比,拉深力可降低30%左右。并且可提高材料的变形程度,降低极限拉深系数,从而减少拉深次数,更主要的是保证了工件表面质量,不致使表面擦伤。
对于筒形件的拉深,如果内表面质量要求不高,凸模不必涂润滑油,这样,有助于降低拉深系数,一般情况下,可在条料上先涂润滑油,然后放在凹模上冲压拉深。
不锈钢冲压拉深时,要选用黏度大的润滑液,一般采用氯化乙烯漆(G01-4)喷涂板料表面,拉深时再涂机油,冲压件表面得到保护,质量好。但氯化乙烯漆的环保性能差,更主要的是拉深后需用香蕉水清洗,气味大,对操作工健康有影响。近年来,有新型的不锈钢拉深油和水基拉深液不断问世,效果好,环保性能好,可作为替代氯化乙烯漆的不锈钢拉深润滑油。比如FH100型拉深油,效果良好,在生产中已推广使用。
(5)安排合理的工艺路线不锈钢材料不但强度高,变形抗力大,在拉深过程中承受塑性变形而产生加工硬化,使材料的力学性能发生变化,其强度和硬度会明显提高,而本身塑性会降低,金属冷加工变形后,晶粒破碎,晶格歪扭,处于一种不稳定状态,即残存的内应力。这种内应力使变形后的拉深件有改变形状的状态趋势,致使成品或半成品长期存放会产生变形或裂纹。
为了不使拉深件及半成品由于变形抵抗力及强度的提高而发生裂纹及破裂现象,在生产过程中,必须合理安排工艺路线,选取适当的拉深系数,并进行合理的中间退火。一般情况下,不锈钢薄板首次拉深系数可选靠近下限值,后道拉深系数取中间数值。消除应力的退火温度为℃,保温5 ~15min,空冷。另外,对于形状要求严格的工件,可在退火后增加整形工序,效果良好。
在我公司多年的生产实践中,通过控制好原材料性能参数、模具结构、模具材料、润滑油、工艺路线等,薄板不锈钢拉深质量稳定,变形小,生产效率高,为公司创造了良好的经济效益。
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201不锈钢板氧气切割
不锈钢的切削加工
因为氧气切割是金属氧化过程,不是熔化过程。因此,切割过程要求被割金属具备下述条件:
& 1、金属的燃点必须低于熔点&& 这是气割过程能正常进行的最基本条件。如果金属的熔点低于其燃点,则在预热时金属将首先熔化,温度不再升高,以致在切割氧作用下不会发生燃烧过程。纯铁、低碳钢以及合金元素较少的低碳合金钢,可以满足这个条件,因而有很好的切割性能。而随着含碳量的增加,钢的熔点下降,燃点提高,如含碳量为0.70%的高碳钢,其熔点与燃点基本相等,因此含碳量大于等于0.70%的钢,用气割就比较困难。铝、铜、铸铁等材料的燃点高于熔点,故都不能用普通氧气切割方法进行切割。
& 2、金属氧化物的熔点低于金属的熔点且流动性好& 只有这样,液态易流动的氧化物渣才能被吹掉,使切割过程继续。否则,高熔点的氧化物将以固态覆盖于切口,阻碍后面材料的氧化,使切割过程难以进行。如高铬钢、铬镍不锈钢、铝及铝合金等材料的氧化物熔点均高于材料本身的熔点,因而不能用氧气切割的方法进行切割。&&&&
&3、金属燃烧时应是放热反应 只有燃烧时放出足够的热量,才能对下层金属起预热作用,放出的热量越多,预热作用越大,就越有利于气割过程的顺利进行。切割低碳钢时,金属燃烧放出的热量约占预热热量的70%,而预热火焰供给的热量仅占30%左右。
& 4、金属的导热性要低 如果被割金属的导热性很高,则预热火焰及金属燃烧所供给的热量会很快向金属内部流失,使切口处温度急剧下降而达不到燃点,切割过程难以开始或中途停止。如铝、铜等有色金属,因导热性太高,故不能用普通的气割方法进行切割。 根据上述条件,氧气切割主要用于切割低碳钢和低合金钢。切割淬火倾向性大的高碳钢和强度级别高的低合金钢时,为了防止切口形成淬硬层或产生裂纹,应适当加大预热火焰能率,放慢切割速度,必要时可进行适当预热。铸铁不锈钢等材料,必须采取特殊的工艺措施才能用氧气切割。至于铜和铝等有色金属具有较高的导热性,故不能用一般的切割方法。
& 5、金属中阻碍气割过程和提高钢的可淬性的杂质要少 阻碍气割过程的杂质如碳、铬以及硅等元素要少,同时提高钢的可淬性的杂质如钨、钼等元素要少,这样才能保证气割正常进行。当碳含量大于1—1.2%时割件就不能正常切割。
& 随着航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工业的蓬勃发展,不锈钢材料已得到广泛应用,而不锈钢材料由于韧性大、热强度高、导热系数低、切削时塑性变形大、加工硬化严重、切削热多、散热困难等原因,造成刀尖处切削温度高、切屑粘附刃口严重、容易产生积屑瘤,既加剧了刀具的磨损,又影响加工表面粗糙度。此外,由于切屑不易卷曲和折断,也会损伤已加工表面,影响工件的质量。为提高加工效率和工件质量,正确选择刀具材料、车刀几何参数和切削用量至关重要。
&&& 一、刀具材料的选择
&&& 正确选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。根据不锈钢的切削特点,刀具材料应具备足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性且与不锈钢的粘附性要小。
&&& 常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类,形状复杂的刀具主要采用高速钢材料。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高,因此影响生产效率的提高。对于较简单的车刀类刀具,刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金,因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。常用的硬质合金材料有:钨钴类(YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X),钨钴钛类(YT30、YT15、YT14、YT5),通用类(YW1、YW2)。YG类硬质合金的韧性和导热性较好,不易与切屑粘结,因此适用于不锈钢粗车加工;而YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都较好,适合于不锈钢的精车加工。加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时,不宜选用YT类硬质合金,由于不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用,切屑容易把合金中的Ti带走,促使刀具磨损加剧。
&&& 二、刀具几何角度的选择
&&& 刀具切削部分的几何角度,对于不锈钢切削加工的生产率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影响,合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。
&&& 1. 车刀前角γ0的选择
&&& 前角的大小决定刀刃的锋利与强度。增大前角可以减小切屑的变形,从而减小切削力和切削功率,降低切削温度,提高刀具耐用度。但是增大前角会使楔角减小,降低刀刃强度,造成崩刃,使刀具耐用度下降。车削不锈钢时,在不降低刀具强度的条件下,应把前角适当取大一些。在刀具前角大时其塑性变形小,切削力和切削热降低,减轻加工硬化趋势,提高刀具耐用度,一般刀具前角宜取12°~20°。
&&& 2. 车刀后角α0的选择
&&& 在切削过程中,后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角过大,则楔角减小,使散热条件恶化,刀具刃口强度下降,降低刀具耐用度;若后角过小,摩擦严重,则会使刃口变钝,增大切削力,增高切削温度,加剧刀具磨损。在一般情况下,后角变化不大,但必须有一个合理的数值,以利于提高刀具的耐用度。车削不锈钢时,由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大,所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大,摩擦产生的高温区集中于车刀后角,加快车刀磨损,降低被加工表面光洁度,所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些,但后角过大又会降低刀刃强度,直接影响车刀的耐用度,因此,一般情况下车刀后角宜取6°~10°。
&&& 3. 车刀主偏角Kr的选择
&&& 当切削深度ap 和进给量f不变时,减小主偏角Kr可使散热条件得到改善,减少刀具损坏,使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又会使径向力增大,在切削时容易引起振动。车削不锈钢的硬化倾向性强,易产生振动,振动又会使加工硬化严重。因此,主偏角一般宜取45°~90°。具体角度应根据机床、零件、刀具系统的刚性和切削用量来选择。
&&& 4. 车刀刃倾角λs的选择
&&& 刃倾角可控制切屑流向,当刃倾角λs为负值时,切屑流向已加工表面;当刃倾角λs为正值时,切屑流向待加工表面。为了使切屑不划伤已加工表面,在精加工时,刃倾角λs值为正值。当λs为正值时,刀尖强度低并首先接触工件,易损坏;当λs为负值时,刀尖强度高,耐冲击,可避免崩坏刀尖,切入、切出平稳,车削不锈钢时,一般刀具刃倾角宜取0°~20°。
&&& 三、切削用量的选择
&&& 切削用量的大小对生产效率和加工质量有很大影响,因此在确定了刀具的几何参数以后,还要选定合理的切削用量。在选择切削用量时,应注意考虑以下因素:一是要根据不锈钢及各类毛坯的硬度等来选择切削用量;二是要根据刀具材料、焊接质量和车刀的刃磨条件来选择切削用量;三是要根据零件直径、加工余量和车床精度等来选择切削用量。同时为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生,提高表面质量,在采用硬质合金刀具进行加工时,切削用量应比车削一般碳钢类工件稍低些,特别是切削速度不宜过高(vc=50~80m/min);切削深度ap不宜过小,以避免切削刃和刀尖划过硬化层,ap=0.4~4mm;因此进给量f对刀具耐用度影响不如切削速度大,但会影响断屑和排屑,拉伤、擦伤工件表面,影响加工的表面质量,进给量一般取f=0.1~0.5mm/r。
&&& 不锈钢尤其是奥氏体型不锈钢的塑性较好,在切削加工时,产生的切屑难以折断,加大了切屑与刀具前刀面之间的摩擦力,增大了切削力。同时,因加工硬化会增大被切削材料的硬度和强度,也导致切削力增大。为此,在合理选择刀具材料、刀具的几何角度和切削用量的基础上,对不锈钢和45钢做了切削力对比试验。试验结果表明,在相同切削用量的情况下,加工不锈钢时切削力比加工45钢时只增加了8.5%。
&&& 合理选择刀具材料、刀具几何角度和切削用量,对于提高不锈钢切削加工的生产效率和加工工件质量是完全能够实现的。
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不同种类的由于机械性能和化学成分的不同,其数控切削的难度也不相同。有的不锈钢在切削加工时,很难达到满意的加工表面粗糙度;而有的不锈钢,虽容易达到要求的加工表面粗糙度,但在切削加工过程中刀具却特别容易磨损。经华夏模具网总结,各类不锈钢很难切削的主要原因有以下几个方面:
热强度高、韧性大对数控高速切削不适应
奥氏体类不锈钢与马氏体类不锈钢其硬度和抗拉强度不高,只相当于40号钢,但延伸率、断面收缩率和冲击值却比较高。如,1Cr18Ni9Ti延伸率为40号钢的210%,这样在数控高速切削过程中就不容易被切断,切削变形时所消耗的功相当大。相对来说,不锈钢在高温下的强度降低较少,如45号钢在500°时其持久强度为7kg/mM2,而1Cr18Ni9Ti在550°时其持久强度仍保持在19~24kg/mM2。实践证明,在相同切削温度的作用下,不锈钢切削比普通碳素钢难加工,其热强度高是一个极其重要的因素。&
加工硬化趋势强对数控车削不利
在数控高速车削的过程中,由于刀尖对工件材料挤压的结果使切削区的金属产生变形,晶内发生滑移,晶格畸变,组织致密,机械性能也随着发生变化,一般切削硬度也能增加2~3倍。数控切削后加工硬化层深度可以从几十微米到几百微米不等,因此前一次走刀所产生的加工硬化现象又妨碍了下一次走刀时的切削,并且加工硬化层的高硬度导致刀具特别容易磨损。
切屑的粘附性强、导热差对数控切削有影响
在数控切削过程中,切削碎屑很容易牢固地粘附或熔着在刀尖和刀刃上,形成积屑瘤,造成工件加工表面的表面粗糙度恶化,同时增加切削过程中的振动,加速刀具磨损。而且大量的切削热无法及时传导出来,甚至切削产生的热量也无法传导到切屑的整体上,造成传入刀具总热量比普通碳素钢多3~5倍,使切削刃在高温下失去切削性能。在数控切削过程中,所产生的大量热能未能迅速排出,必然会传递给刀具,使切削部位温度升高。同时由于排屑比较困难,尤其是不断屑,使被切削下来的切屑产生挤塞,特别是加工内孔,切屑挤塞更加严重。另外,刀具因受螺纹截面形状的限制,再加之本身强度较差,加工中容易产生振动,刀尖很容易在切削过程中由于局部温度过高而烧坏或因振动太大而崩裂。&
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316N,316Ti
17-4PH(630)
1Cr13, 2Cr13
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