Análise para melhorar a tecnologia de processamento de flanges de aço inoxidável – fornecendo soluções de tubulação

Na produção real, frequentemente encontramos materiais de peças de flange de aço inoxidável. Tolerâncias de tamanho, forma e posição ou excedências de rugosidade superficial ocorrem frequentemente durante o processamento de peças. A razão para isto é que o próprio material de aço inoxidável é determinado pelas propriedades do material. Devido às características dos materiais de aço inoxidável, o uso de tecnologia especial de processamento de flange pode não apenas economizar materiais e reduzir custos de produção, mas também alcançar bons resultados práticos.

1. Geral

Com a melhoria contínua do nível técnico da produção industrial, uma variedade de dispositivos mecânicos são desenvolvidos para produção em larga escala, alta eficiência e parâmetros elevados. No passado, o material do corpo do flange do QT450 era uma das peças fáceis de processar. Agora eles estão mudando para o aço inoxidável, usando 1Cr18Ni9Ti. O aço inoxidável é um material difícil de trabalhar. Na usinagem, há tendência ao endurecimento por trabalho, baixa condutividade térmica, alta temperatura de corte, desgaste rápido da ferramenta, cavacos graves e fenômeno de travamento da ferramenta, cavacos não são fáceis de quebrar e outros problemas. Portanto, os requisitos para ferramentas, ferramentas, equipamentos e processos no processamento de corpos de flange de aço inoxidável são mais elevados do que aqueles no processamento do QT450. Realizamos uma investigação sistemática das propriedades para o processamento de corpos de flange em aço inoxidável. Tecnologia de processamento de flange de aço inoxidável para reduzir o tempo de processamento e melhorar a precisão do processamento.

2. Análise do processo de peças

2.1 Análise das propriedades do material da peça

A partir da análise de processamento de materiais, Material metálico 1Cr18Ni9Ti é aço inoxidável austenítico, que possui quatro propriedades ao processar aço inoxidável austenítico.

A plasticidade é muito alta (δ = 40%), portanto a deformação e o endurecimento durante a usinagem são mais fortes e a soldagem a frio na superfície da ferramenta é relativamente forte. Tumores de cavacos se formam facilmente na ponta da ferramenta, afetando a rugosidade da superfície de usinagem. A força de corte é aproximadamente 25% maior que a do aço 45#. O grau de endurecimento da superfície de processamento e a profundidade da camada endurecida são grandes, o que aumenta a dificuldade do próximo processo.

Tenacidade, o cavaco não é fácil de quebrar, por isso o consumo de energia de corte, a força de corte e a temperatura de corte também são muito altos.
A condutividade térmica é baixa. A condutividade térmica do 1Cr18Ni9Ti é cerca de 1/3-1/4 da condutividade térmica do aço 45#. Portanto, o calor gerado é difícil de dissipar. Portanto, a temperatura na área de corte é alta, a ferramenta se desgasta rapidamente e o endurecimento ocorre facilmente, o que agrava o desgaste da ferramenta e encurta sua vida útil.

O coeficiente de expansão linear é grande, o tamanho da peça muda e a precisão não é fácil de controlar.

Através da análise acima, descobriu-se que 1Cr18Ni9Ti é difícil de cortar e usinar. Sua alta plasticidade e forte adesão facilmente fazem com que a rugosidade não atenda aos requisitos. Sua tenacidade e temperatura de corte são muito altas. A condutividade térmica também é baixa e o coeficiente de expansão linear é grande, o que provavelmente fará com que o tamanho do círculo externo e dos furos internos exceda o limite.

2.2 Exemplo de análise

Φ38₀^+0,034furo mm e Φ44⁰_-0,016O círculo externo de mm requer coaxialidade de 0,03 mm, a superfície de referência B e Φ44⁰_-0,016O eixo mm do círculo externo deve ser perpendicular ao círculo externo, portanto o círculo externo, o furo, a superfície de referência B e a extremidade inferior da superfície devem ser fixados.
A superfície da extremidade superior requer uma perpendicularidade de 0,02 mm em relação à superfície de referência B, portanto, a superfície da extremidade superior deve ser retificada com a superfície de referência B como superfície de referência. Como a superfície de referência B não pode entrar em contato com a mesa da retificadora de superfície e a superfície da extremidade inferior e a superfície de referência B são fixadas ao mesmo tempo, a superfície da extremidade inferior pode ser selecionada como superfície de referência para retificar a extremidade superior superfície plana.
A ranhura de vedação na parte superior do flange é de 2,4⁰_-0,05mm de profundidade, se o carro estiver bom antes do lixamento superficial, é difícil garantir sua profundidade durante o lixamento superficial, portanto a ranhura de vedação de 2,4⁰_-0,05mm de profundidade deve ser aguardado até o lixamento da superfície e posterior processamento.

2.3 Definir rota do processo

De acordo com a análise acima, podemos determinar o processo de usinagem das peças da seguinte forma:

2.3.1 Descarga
Serra a peça bruta com Φ100 mm × 40 mm.

2.3.2 Torneamento em desbaste
Cada peça é torneada grosseiramente, o furo interno com Φ20mm e o círculo externo com Φ50mm e Φ90mm são girados para o tamanho correto, o restante da margem de usinagem unilateral é deixado 2-3mm, cantos afiados são removidos por chanfro rombudo.

2.3.3 Torneamento de precisão

• O mandril de três mandíbulas fixa o círculo externo, gira a face inferior e termina de girar Φ44⁰_-0,016mm do círculo externo ao comprimento da dimensão.
• L=6mm, rotação Φ38₀^+0,034furo de mm até 18 mm de profundidade, chanfro 1×45°. Requisitos para garantir que a face final da referência A seja retangular 0,02, Φ38₀ ^+0,034furo mm Φ38₀ ^+0,034mm e o círculo externo de Φ44⁰_-0,016coaxialidade mm de Φ0,03 e tamanho do furo, tolerância e rugosidade atendem aos requisitos.
• O grampo da cabeça foi ajustado girando o círculo externo e girando a superfície final, de modo que a espessura de 29 mm é de 0,2 mm. A ranhura de vedação de 2,4 mm⁰_-0,05mm de profundidade não é processado.
• Faça 4 furos com Φ11mm para garantir que a distância entre os furos seja de Φ70mm de acordo com os requisitos dos desenhos.
• Lixe a superfície da extremidade inferior como referência e use a ferramenta para manter a superfície da extremidade superior plana para garantir que a espessura da peça seja de 29 mm.
• Gire o mandril de três mandíbulas para prender o círculo externo de Φ90 mm, use-o para corrigir o orifício interno e a superfície da extremidade inferior dentro de 0,02 mm, gire a ranhura de vedação de 2,4⁰_-0,05mm de profundidade, garanta o tamanho de Φ27,5 mm, Φ35,1 mm.
• inspeção

3. Seleção de ferramentas e parâmetros de processo

Com base no processo descrito acima, são descritos os processos de processamento de peças mais importantes no processo de torneamento e retificação. Abaixo, o foco está na seleção de ferramentas de torneamento e parâmetros de processo para uma descrição detalhada.

3.1 Seleção do material da ferramenta de torneamento

Existem muitos tipos de materiais para ferramentas. Os materiais de ferramentas mais comumente usados ​​são principalmente metal duro e aço rápido. Como a dureza térmica do metal duro é muito maior que a do aço rápido, o metal duro é escolhido como material da ferramenta. Os materiais das ferramentas de corte de metal duro são principalmente cobalto duro e titânio duro. Suas características são as seguintes:

• Dureza: A dureza do metal duro muda com o tipo, número e tamanho de partícula do metal duro e com o aumento ou diminuição do teor de cobalto. Com o mesmo teor de cobalto, a dureza do YG é inferior à do YT.
• Resistência à flexão e tenacidade: A resistência à flexão das classes de metal duro comumente usadas está na faixa de 0,883-1,472 GPa. Quanto maior o teor de cobalto, maior será a resistência à flexão. Com o mesmo teor de cobalto, a resistência à flexão do YG é superior à do YT.
• Condutividade térmica: Como a condutividade térmica do TiC é inferior à do WC, a condutividade térmica do YG é superior à do YT.
• Coeficiente de expansão linear: O coeficiente de expansão linear do metal duro é muito menor que o do aço rápido, e o coeficiente de expansão linear do YT é maior que o do YG e aumenta com o aumento do teor de TiC.
• Resistência à soldagem a frio: A temperatura de soldagem a frio do metal duro e do aço é maior que a do aço rápido, a do YT e do aço é maior que a do YG. Ao cortar aço inoxidável, devido ao elemento de titânio contido nesses materiais, a condutividade térmica é baixa, a soldagem a frio é fácil, a força de corte é alta e a temperatura de corte é alta. Portanto, a ferramenta não deve conter titânio e ter melhor condutividade térmica para aliviar a soldagem a frio e reduzir a temperatura de corte. Isso facilita a usinagem de aço inoxidável! Seleção de metal duro sem titânio de grau YG, escolha aqui YG6A.

3.2 Seleção dos parâmetros de geometria da ferramenta

Através da análise das propriedades do material, o aço inoxidável apresenta alta tenacidade e não é fácil de quebrar os cavacos. Portanto, a força de corte e a temperatura de corte também são muito altas. Portanto, escolha uma boa ferramenta com parâmetros geométricos que reduzam a força e a temperatura de corte e façam com que os cavacos quebrem facilmente.

3.2.1 Ângulo frontal

A influência do ângulo frontal na força de corte
O ângulo frontal pode ser selecionado de acordo com o material processado e o material da ferramenta. Para melhorar a qualidade da superfície da peça de trabalho, o ângulo frontal pode ser aumentado e um ângulo frontal menor ajuda a melhorar a durabilidade da ferramenta.

A influência do ângulo frontal na temperatura de cote

O valor do ângulo frontal γo afeta diretamente a deformação e o atrito durante o processo de corte e, portanto, tem influência significativa na temperatura de corte. Um grande ângulo frontal produz menos calor de corte e a temperatura de corte é baixa; um pequeno ângulo frontal aumenta a temperatura de corte.

Ângulo frontal na aresta de corte e a força do impacto da cabeça da faca

Aumente o ângulo frontal da ferramenta, a aresta de corte e a resistência da cabeça de corte serão reduzidas, o que pode causar lascas graves, portanto, o ângulo frontal da ferramenta de torneamento de desbaste não deve ser muito grande, geralmente escolha o ângulo frontal γ_Ó = 15-18 °, e a profundidade de torneamento fino é pequena. Para garantir a precisão do corte, um ângulo frontal maior deve ser escolhido. Em geral, escolha γ_Ó = 20° – 25°.

3.2.2 Ângulo traseiro

Aumentar o ângulo traseiro pode reduzir o atrito entre a parte traseira e a superfície de usinagem, reduzir a força de corte e melhorar a qualidade da superfície usinada. No entanto, aumentar o ângulo posterior também pode reduzir a aresta de corte e a resistência da cabeça de corte. O ângulo posterior sensível da ferramenta de torneamento α₀ = 6° – 8°.

3.2.3 Bisel negativo

O efeito do chanfro negativo na força de corte
O chanfro negativo pode melhorar a resistência da ferramenta, melhorando assim a durabilidade da ferramenta, mas com o chanfro negativo, a deformação do corte aumenta, então a força de corte aumenta, por isso deve ser apropriado usar um chanfro negativo pequeno, o chanfro negativo é através da largura de seu b_r1 e a relação da taxa de avanço f afetam a força de corte.

Bisel negativo na temperatura de corte
Chanfro negativo: Por um lado, aumenta o número de deformações plásticas na zona de corte, o que também aumenta o calor de corte, e por outro lado, melhoram as condições de dissipação de calor da ferramenta. O resultado é um equilíbrio entre os dois, de modo que a temperatura de corte permanece essencialmente inalterada.

3.2.4 Ângulo de deflexão principal
Influência do ângulo de deflexão principal na força de corte
Ao usinar metais plásticos, a força de corte aumenta à medida que o ângulo de deflexão principal aumenta, por exemplo, em X_R = 60-75° entre quando F_{por exemplo} reduzido ao mínimo e depois com o X_R continua a subir, Fr também sobe.

Influência do ângulo de deflexão principal na rugosidade da superfície
Ao reduzir o ângulo de deflexão principal, a rugosidade da superfície usinada pode ser reduzida. Portanto, ao processar peças de aço inoxidável, o ângulo de deflexão principal é selecionado: X_R = 75°.

3.2.5 Quebra-cavacos
Lascas de tira são produzidas durante o corte em alta velocidade de peças de aço inoxidável. Esses cavacos de tira viajam continuamente e muitas vezes se enroscam na peça ou ferramenta, arrancando a superfície da peça ou quebrando a aresta de corte, o que pode até causar ferimentos. Portanto, a formação de lascas deve geralmente ser evitada. Em geral, para evitar que os cavacos puxem a superfície da peça de trabalho ou quebrem a aresta de corte, uma ranhura para quebra de cavacos deve ser retificada. O raio do arco da ranhura de quebra de cavacos é: r_Não. = 2-7mm, largura da ranhura L_Não. = 3 – 6,5mm.

3.3 Interseção de sua escolha

Velocidade de corte

Torneamento em desbaste Seleção da velocidade de corte V_C = 50-70m/min, aqui selecione V_C = 60m/min; Velocidade de corte em torneamento fino V_C = 80-100 m/min, selecione V_C = 90m/min.

Alimentar

Quanto menor o avanço, maior a qualidade da superfície usinada, mas o desempenho de corte é bastante baixo. Aqui desbaste f = 0,3-0,5mm/rev, acabamento f = 0,08-0,1mm/rev.

Rascunho anterior

Esta peça devido ao desbaste, α_P = 2-7mm, torneamento semi-acabado, porque a aresta é maior que 2mm, ela é dividida em duas partes, na primeira vez α_P = 1,5-2 mm, na segunda vez, α_P = 1-1,5 mm, acabamento de torneamento para deixar 0,2 mm, a usinagem está concluída.