Tournage de l'acier inoxydable AISI304

L'acier inoxydable austénitique AISI 304 (c'est-à-dire l'acier inoxydable 0Cr18Ni9) a une bonne résistance à la corrosion, une résistance à la chaleur, une résistance à basse température et des propriétés mécaniques complètes. Il est largement utilisé dans les équipements alimentaires, les équipements chimiques et les équipements industriels à énergie atomique. Ce type d'acier inoxydable austénitique a une bonne résistance à la corrosion intergranulaire, une excellente résistance à la corrosion dans de nombreux acides oxydants (tels que HNO3), une forte résistance à la corrosion dans les solutions alcalines, la plupart des acides organiques et inorganiques, ainsi que dans l'atmosphère, l'eau et la vapeur. L'acier inoxydable austénitique AISI 304 a une usinabilité relative Kr d'environ 0,4, ce qui est un matériau de coupe difficile typique.

Caractéristiques du tournage en acier inoxydable AISI 304

L'acier inoxydable austénitique AISI304 a une mauvaise usinabilité, qui se manifeste principalement par une grande force de coupe, un écrouissage important, une température locale élevée dans la zone de coupe et une adhérence et une usure faciles des outils.

(1) Grande force de coupe

L'acier inoxydable austénitique AISI 304 a une faible dureté (dureté ≤ 187hbs) et une bonne plasticité (allongement après rupture) en raison de sa grande quantité de Cr, Ni, Mn et d'autres éléments δ 5 ≥ 40%, réduction de la surface ψ ≥60％)。 La déformation plastique lors de la coupe est importante et la résistance peut toujours être maintenue à haute température (la résistance de l'acier ordinaire diminue considérablement lorsque la température de coupe augmente), ce qui entraîne une grande force de coupe de l'acier inoxydable austénitique AISI304. Dans des conditions de coupe conventionnelles, la force de coupe unitaire de l'acier inoxydable AISI 304 est de 2 450 MPa, soit plus de 25 % de plus que l'acier 45.

(2) Durcissement au travail sévère

L'acier inoxydable AISI 304 s'accompagne d'une déformation plastique évidente lors de l'usinage, et le treillis du matériau produira de graves distorsions ; Dans le même temps, en raison des défauts de stabilité de la structure austénitique, une petite partie de l'austénite devient de la martensite dans ce processus; De plus, les composés d'impuretés dans l'austénite se décomposeront en raison du chauffage au cours du processus de coupe, et les impuretés dispersées produiront une couche durcie sur la surface, ce qui rend le phénomène d'écrouissage très évident, et la résistance après durcissement σ B jusqu'à 1500MPa et la profondeur de la couche durcie est de 0,1 à 0,3 mm.

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

Étant donné que l'acier inoxydable AISI304 nécessite une grande force de coupe et que les copeaux ne sont pas faciles à couper, le travail nécessaire pour séparer les copeaux est également important. La coupe de l'acier inoxydable AISI 304 dans des conditions conventionnelles est d'environ 50 % supérieure à celle de l'acier à faible teneur en carbone, ce qui entraîne une plus grande chaleur de coupe. L'acier inoxydable austénitique a une mauvaise conductivité thermique. La conductivité thermique de l'acier inoxydable AISI304 est de 16,3 à 21,5 W/m · K, soit seulement un tiers de la conductivité thermique de l'acier 45. Par conséquent, la température de la zone de coupe est élevée (généralement, la chaleur évacuée par les copeaux lors de la coupe doit représenter plus de 70 % de la chaleur de coupe). Une grande quantité de chaleur de coupe est concentrée sur la zone de coupe et la surface de contact de la «puce d'outil», et la chaleur transférée dans l'outil peut atteindre 20% (la valeur n'est que de 9% lors de la coupe d'acier au carbone général), sous le même conditions de coupe, la température de coupe de l'acier inoxydable AISI304 est supérieure d'environ 200 à 300 ℃ à celle de l'acier 45.

(4) L'outil est sujet à l'adhérence et à l'usure

En raison de la résistance à haute température et de la forte tendance à l'écrouissage de l'acier inoxydable austénitique, la charge de coupe est lourde et l'affinité entre l'acier inoxydable austénitique et les outils et les copeaux sera considérablement améliorée en raison de l'affinité entre l'acier inoxydable austénitique et les outils pendant la coupe. processus, qui produira inévitablement des phénomènes de collage, de diffusion et autres, entraînant l'adhérence et l'usure de l'outil. En particulier, les inclusions dures formées par une petite partie des carbures accélèrent l'usure des outils, voire provoquent un affaissement des arêtes, ce qui réduit fortement la durée de vie des outils et affecte la qualité de surface des pièces usinées.

Choisissez un processus de tournage raisonnable

En raison de la mauvaise usinabilité de l'acier inoxydable austénitique AISI304, il est nécessaire de choisir un processus de tournage raisonnable, y compris la sélection raisonnable des matériaux d'outils de tournage, des paramètres géométriques des outils, des paramètres de coupe et du liquide de refroidissement, afin d'obtenir une efficacité de production et une qualité de traitement supérieures.

(1) Matériau de l'outil

La sélection correcte des matériaux d'outils est d'une grande importance pour assurer un usinage efficace de l'acier inoxydable austénitique. Selon les caractéristiques de tournage difficiles de l'acier inoxydable AISI 304, l'analyse montre que les outils de coupe sélectionnés doivent avoir les caractéristiques de haute résistance et de ténacité, en même temps, ils doivent également avoir une bonne résistance à l'usure et à la chaleur, et s'assurer qu'ils ont peu d'affinité avec l'inox. À l'heure actuelle, le carbure cémenté et l'acier rapide sont encore les matériaux d'outils de coupe les plus couramment utilisés.

① Carbure cémenté

Étant donné que la force de coupe des matériaux difficiles à usiner est importante et que le contact entre les copeaux et la face de coupe est court, la force de coupe est principalement concentrée près du bord, qui est sujet à l'affaissement du bord. Par conséquent, les outils en carbure cémenté YG peuvent être sélectionnés pour l'usinage. Le carbure cémenté YG a une bonne ténacité, une résistance élevée à l'usure et une dureté rouge, ainsi qu'une bonne conductivité thermique. Il convient à l'usinage de l'acier inoxydable austénitique. L'outil YG8N peut également être sélectionné. En raison de l'ajout de Nb, les performances de coupe sont 1 à 2 fois supérieures à YG8, et l'effet est bon lorsqu'il est utilisé dans l'usinage d'ébauche et l'usinage de semi-précision.

② Acier rapide

Les outils en acier rapide peuvent efficacement éviter le phénomène selon lequel les outils durs sont faciles à endommager en raison de la taille, de la forme et de la structure de la pièce à usiner en acier inoxydable. Les outils en acier rapide traditionnels (tels que W18Cr4V) ne peuvent plus répondre aux exigences de traitement actuelles en termes de durabilité, mais de nouveaux outils en acier rapide avec des performances de coupe supérieures telles que l'aluminium contenant de l'acier rapide (tel que W6Mo5Cr4V2Al) et de l'azote contenant de l'acier rapide (tel que w12mo3cr4v3n) peut être utilisé.

(2) Paramètres géométriques de l'outil

La détermination raisonnable des paramètres géométriques de l'outil sélectionné est un facteur important pour améliorer efficacement la durabilité de l'outil et l'effet d'usinage des matériaux en acier inoxydable AISI 304. Généralement, l'outil doit avoir de grands coins avant et arrière et des arêtes de coupe tranchantes.

(3) Paramètres de coupe

L'acier inoxydable AISI 304 est un matériau typique difficile à usiner, les paramètres de coupe doivent donc être choisis de manière raisonnable. Les paramètres de coupe ont une grande influence sur l'écrouissage, la force de coupe, la chaleur et l'efficacité de l'usinage. La vitesse de coupe a le plus grand impact sur la température de coupe et la durabilité de l'outil ν c. La seconde est la vitesse d'avance F, et la vitesse d'avance arrière AP a la plus faible influence.

(4) Fluide de coupe

En raison des mauvaises performances de coupe de l'acier inoxydable AISI304, le fluide de coupe sélectionné doit avoir un meilleur refroidissement, un meilleur pouvoir lubrifiant et une meilleure perméabilité (c'est-à-dire une performance anti-adhérence). Les émulsions et les huiles vulcanisées contenant des additifs extrême pression tels que s et Cl doivent être sélectionnés dans la mesure du possible.

L'émulsion a de bonnes performances de refroidissement et est principalement utilisée pour le tournage grossier de l'acier inoxydable. L'huile vulcanisée a certaines propriétés de refroidissement et de lubrification et un faible coût. Il peut être utilisé pour la semi-finition ou la finition de l'acier inoxydable. Si des additifs extrême pression ou huileux sont ajoutés au liquide de coupe, ses performances de lubrification peuvent être considérablement améliorées. Il est généralement utilisé pour l'usinage de finition de l'acier inoxydable. Le fluide de coupe composé du mélange de tétrachlorure de carbone, de kérosène et d'acide oléique améliore considérablement la perméabilité du fluide de refroidissement et de lubrification, et est particulièrement adapté à l'usinage de finition des matériaux en acier inoxydable austénitique AISI 304. En raison de la grande chaleur de coupe de l'acier inoxydable austénitique, le refroidissement par pulvérisation, le refroidissement à haute pression et d'autres méthodes doivent être utilisés autant que possible pour améliorer l'effet de refroidissement.