AISI304 ステンレス鋼の旋削

AISI 304 オーステナイト系ステンレス鋼 (つまり、0Cr18Ni9 ステンレス鋼) は、優れた耐食性、耐熱性、低温強度、および総合的な機械的特性を備えています。食品機器、化学機器、原子力産業機器に広く使用されています。この種のオーステナイト系ステンレス鋼は、優れた粒界腐食耐性、多くの酸化性酸 (HNO3 など) に対する優れた耐食性、アルカリ溶液、ほとんどの有機酸および無機酸、さらには大気、水、蒸気に対する強い耐食性を備えています。 AISI 304 オーステナイト系ステンレス鋼の相対被削性 Kr は約 0.4 で、典型的な難削材です。

AISI 304 ステンレス鋼旋削の特徴

AISI304 オーステナイト系ステンレス鋼は被削性が低く、主に切削力が大きく、加工硬化が深刻で、切削領域の局所温度が高く、工具の付着と摩耗が容易です。

(1) 大きな切削抵抗

AISI 304 オーステナイト系ステンレス鋼は、硬度が低く (硬度 ≤ 187hbs)、Cr、Ni、Mn およびその他の元素が大量に含まれているため、可塑性 (破断後の伸び) が良好です (δ 5 ≥ 40%、絞り ψ ≥60%)。切削時の塑性変形が大きく、高温でも強度を維持できるため（普通鋼は切削温度が高くなると強度が大幅に低下します）、AISI304オーステナイト系ステンレス鋼は切削抵抗が大きくなります。従来の切削条件では、AISI 304 ステンレス鋼の単位切削力は 2450mpa で、これは 45 鋼よりも 25% 以上高い値です。

(2) 重度の加工硬化

AISI 304 ステンレス鋼は、機械加工中に明らかな塑性変形を伴い、材料格子は深刻な歪みを引き起こします。同時に、オーステナイト構造の安定性の欠陥により、オーステナイトのごく一部がこのプロセスでマルテンサイトになります。また、オーステナイト中の不純物化合物は、切削加工が進むにつれて加熱により分解し、分散した不純物が表面に硬化層を生成するため、加工硬化現象が非常に顕著になり、焼入れ後の強度 σ B まで1500MPa、硬化層深さ0.1～0.3mm。

(3) 切断エリアの局部温度が高い

AISI304ステンレス鋼は切削抵抗が大きく切りくずが切りにくいため、切りくずを切り離す手間も大きくなります。従来の条件下で AISI 304 ステンレス鋼を切断すると、低炭素鋼よりも約 50% 高くなり、切断熱が大きくなります。オーステナイト系ステンレス鋼は熱伝導率が悪い。 AISI304 ステンレス鋼の熱伝導率は 16.3 ～ 21.5w/m・K で、45 鋼の熱伝導率のわずか 3 分の 1 です。したがって、切削領域の温度は高くなります (一般に、切削中に切りくずによって奪われる熱は、切削熱の 70% 以上を占める必要があります)。切削領域と「工具チップ」の接触面に多くの切削熱が集中し、工具に伝わる熱は最大20％（一般的な炭素鋼を切削した場合の値はわずか9％）、切削条件によると、AISI304 ステンレス鋼の切削温度は 45 鋼よりも約 200 ～ 300 ℃ 高くなっています。

(4) ツールは付着および摩耗しやすい

オーステナイト系ステンレス鋼の高温強度と加工硬化傾向が高いため、切削負荷が大きく、切削中のオーステナイト系ステンレス鋼と工具との親和性により、オーステナイト系ステンレス鋼と工具および切りくずとの親和性が大幅に向上します。必然的に結合、拡散などの現象が発生し、ツールの固着や摩耗が発生します。特に、炭化物のごく一部によって形成される硬い介在物は、工具の摩耗を加速し、刃先の崩壊を引き起こし、工具の寿命を大幅に短縮し、機械加工部品の表面品質に影響を与えます。

合理的な旋削プロセスを選択する

AISI304 オーステナイト系ステンレス鋼は被削性が低いため、より高い生産効率と加工品質を得るには、旋削工具材料、工具形状パラメーター、切削パラメーター、およびクーラントの合理的な選択を含む、合理的な旋削プロセスを選択する必要があります。

(1) ツール マテリアル

工具材料の正しい選択は、オーステナイト系ステンレス鋼の効率的な加工を確実にするために非常に重要です。 AISI 304 ステンレス鋼の難旋削特性によると、選択された切削工具は高強度と靭性の特性を備えている必要があると同時に、優れた耐摩耗性と耐熱性を備えている必要があり、それらがステンレスとの相性が悪い。現在、超硬合金と高速度鋼が依然として最も一般的に使用されている切削工具材料です。

① 超硬合金

難削材は切削抵抗が大きく、切りくずとすくい面の接触が短いため、主に刃先付近に切削抵抗が集中し、刃こぼれしやすくなります。したがって、加工には YG 超硬工具を選択できます。 YG 超硬合金は、靭性が高く、耐摩耗性と赤色硬度が高く、熱伝導率も良好です。オーステナイト系ステンレス鋼の加工に適しています。 YG8Nツールも選択可能。 Nbの添加により、切削性能はYG8より1～2倍高く、荒加工や準精密加工で使用すると効果が良好です。

② ハイス鋼

高速度鋼工具は、ステンレス鋼旋削加工物のサイズ、形状、構造により、硬い工具が損傷しやすいという現象を効果的に回避できます。従来の高速度鋼工具 (W18Cr4V など) は、耐久性の面で現在の加工要件を満たすことができなくなりましたが、高速度鋼 (W6Mo5Cr4V2Al など) と窒素を含むアルミニウムなど、切削性能に優れた新しい高速度鋼工具高速度鋼 (w12mo3cr4v3n など) を含むものを使用できます。

(2) ツールの形状パラメータ

選択した工具の形状パラメータを合理的に決定することは、工具の耐久性と AISI 304 ステンレス鋼材料の加工効果を効果的に改善するための重要な要素です。一般に、ツールには大きな前後のコーナーと鋭い刃先が必要です。

(3) 切断パラメータ

AISI 304 ステンレス鋼は典型的な難削材であるため、切削パラメータは合理的に選択する必要があります。切削パラメータは、加工硬化、切削抵抗、熱、および加工効率に大きな影響を与えます。切削速度は、切削温度と工具の耐久性ν c に最も大きな影響を与えます。 2 番目はフィード レート F で、バック フィード レート AP の影響は最も低くなります。

(4) 切削液

AISI304 ステンレス鋼は切削性能が低いため、選択した切削液は冷却性、潤滑性、浸透性 (つまり、抗結合性能) が優れている必要があります。可能な限り、s や Cl などの極圧添加剤を含むエマルションおよび加硫オイルを選択する必要があります。

エマルジョンは冷却性が良く、主にステンレス鋼の荒加工に使用されます。加硫されたオイルには、特定の冷却および潤滑特性と低コストがあります。ステンレス鋼の中仕上げまたは仕上げに使用できます。切削液に極圧添加剤や油性添加剤を加えると、潤滑性能が大幅に向上します。一般的にステンレス鋼の仕上げ加工に使用されます。四塩化炭素、灯油、オレイン酸の混合物でできた切削液は、冷却および潤滑液の透過性を大幅に改善し、AISI 304 オーステナイト系ステンレス鋼材料の仕上げ加工に特に適しています。オーステナイト系ステンレス鋼は切削熱が大きいため、冷却効果を高めるために、できる限りスプレー冷却、高圧冷却などの方法を使用してください。