Im Eisenwerk ist eine Kryopumpe ausgefallen. Da die Werkstatt mindestens fünf Wochen auf einen externen Ersatz warten musste, entschied sie sich für eine Eigenfertigung.-
Material: 316L|Länge: 3237 mm|Durchmesser: 260 mm (an der engsten Stelle)|Außendurchmessertoleranz: ±0,02 mm
Die Aufgabe wurde dem erfahrensten Maschinenschlosser der Werkstatt übertragen.
Das Ergebnis? Nach dem Fertigdrehen-war der gemessene Außendurchmesser außerhalb der Toleranz-er war zu groß.
Die erforderliche Toleranz betrug ±0,02 mm, die tatsächliche Abweichung betrug jedoch 0,06–0,10 mm.
Das Werkstück war ruiniert.
Es lag nicht am mangelnden Können des Maschinisten. Er verfügte über mehr als zwanzig Jahre Erfahrung im Betrieb von Drehmaschinen, hauptsächlich in der Bearbeitung gewöhnlicher Stahlteile, und verfügte über reichlich Know-how.
Das Problem lag an einer Sache-
Er behandelte den 316L wie gewöhnlichen Stahl.
Wie kommt es zur „Werkzeugablenkung“?
War das Werkzeug stumpf? Waren die Parameter zu aggressiv? Fehlte der Werkzeugmaschine die Steifigkeit?
NEIN.
Es gab eine Grundursache: Kaltverfestigung.
Während des Schneidvorgangs erfährt die Oberfläche von 316L-Edelstahl in sehr kurzer Zeit eine Kaltverfestigung.
Die Tiefe der gehärteten Schicht liegt typischerweise zwischen 0,1 mm und 0,3 mm (dies sind Daten, die beim Schneiden gemessen wurden, keine Schätzung).
Nach dem Aushärten kann die Festigkeit dieser Oberflächenschicht 1500 MPa überschreiten-und ist damit härter als viele Werkzeugmaterialien.
Als der Fertigdrehvorgang begann, konnte das Werkzeug nicht in diese harte Schale schneiden; Stattdessen wurde es abgelenkt (weggestoßen). Infolgedessen war das Werkstück überdimensioniert.
Dadurch entsteht eine Werkzeugablenkung.
Es war kein Problem mit dem Tool selbst; Das Material härtete während des Schneidvorgangs einfach aus.
Warum ist Edelstahl 316L schwieriger zu bearbeiten als gewöhnlicher Stahl?
316L enthält Molybdän, das seine Zähigkeit erhöht und zu einer stärkeren plastischen Verformung beim Schneiden führt-wodurch sich die gehärtete Schicht schneller, dicker und härter bildet.
Mit den gleichen Parametern und dem gleichen Werkzeug lässt sich gewöhnlicher Stahl leicht bearbeiten, während rostfreier Stahl Probleme bereitet.
Was hat der Maschinist falsch gemacht?
Er machte aufgrund früherer Erfahrungen einen Fehler:
Er ging davon aus, dass die Verwendung niedrigerer Parameter sicherer wäre.
Er übertrug die für gewöhnlichen Stahl vorgesehenen Schnittparameter direkt auf den 316L.
Wo genau hat er einen Fehler gemacht? Die Schlichtzugabe wurde auf 0,2 mm-zu klein-eingestellt, was zu einer unzureichenden Schnitttiefe führte. Es gelang ihm nicht, die 0,1–0,3 mm dicke, gehärtete Oberflächenschicht zu durchdringen.
Das Werkzeug rieb an der gehärteten Oberfläche und erzeugte Hitze, die den Kaltverfestigungseffekt verstärkte.
Mit zunehmender Härtung nahm die Werkzeugablenkung zu; Je stärker es abgelenkt wurde, desto schwieriger wurde es, in das Material einzuschneiden.
Es gab einen zweiten Fehler: Die Vorschubgeschwindigkeit (F) war auf 0,05 mm/U-viel zu niedrig eingestellt.
Eine geringere Vorschubgeschwindigkeit verlängert die Kontaktzeit zwischen Werkzeug und Werkstück, beschleunigt die Wärmeentwicklung und verdickt die gehärtete Schicht, was wiederum die Durchbiegung des Werkzeugs verschlechtert.
Beide Parameter waren falsch.
Einstellungen, die für normalen Stahl geeignet sind, funktionieren für Edelstahl 316L einfach nicht.
Letztendlich wurde nur eine Änderung vorgenommen:
Tauschen Sie das Werkzeug aus-nicht nur die Marke.
Ich wechselte zu einer M--Klasse-Wendeschneidplatte, die speziell für Edelstahl entwickelt wurde und einen Spanwinkel von 10–15 Grad und eine 0,5–0,8 mm abgeschrägte Kante (T--Steg) aufweist.
Die meisten M-Klasse-Einsätze auf dem Markt-wie die von Sandvik oder Iscar-werden mit dieser abgeschrägten Kante geliefert; Es war eine einfache Entscheidung.
Diese einzige Anpassung hat den Zweck erfüllt.
Warum hat es funktioniert?
Durch einen größeren Spanwinkel wird die Schnittkraft günstiger ausgerichtet und die Spanabfuhr aus der Schnittzone erleichtert. Da die Späne die Wärme ableiten, bleibt weniger Wärme zurück, was zu einer dünneren gehärteten Schicht führt. Eine dünnere gehärtete Schicht ermöglicht ein effektives Schneiden im nächsten Durchgang und eliminiert das Problem der Werkzeugablenkung.
Die abgeschrägte Kante dient der Verstärkung der Schneide. Ein großer Spanwinkel macht die Kante dünner und anfälliger für Absplitterungen; die Fase verhindert dies.
Eine Funktion befasst sich mit der Kaltverfestigung, während die andere die Schneidkante schützt. Infolgedessen verdreifachte sich die Bearbeitungseffizienz sogar.
Im Zusammenhang mit dem Werkzeugwechsel wurden drei zusätzliche Maßnahmen ergriffen:
① Für den Enddurchgang wurde die Schnitttiefe auf mehr als 0,3 mm eingestellt, um die gehärtete Schicht in einem einzigen Durchgang zu durchtrennen, anstatt sie in zwei oder drei Durchgänge aufzuteilen. Dies verbesserte auch die Effizienz.
② Die Vorschubgeschwindigkeit wurde auf 0,1–0,2 mm/U erhöht; Die Vorschubgeschwindigkeit für 316L muss höher sein, als Sie vielleicht erwarten. Wenn der Vorschub zu gering ist, bleibt das Werkzeug auf der Materialoberfläche liegen, was zu einem schnellen Wärmeaufbau und einer starken Kaltverfestigung führt. Es ist besser, eine etwas geringere Oberflächenrauheit in Kauf zu nehmen, als das Werkzeug an der gehärteten Schicht reiben zu lassen. ③ Erhöhen Sie die Konzentration und Durchflussrate der Schneidflüssigkeit und richten Sie den Strahl präzise in die Schneidzone. Die Wärmeleitfähigkeit von 316L beträgt nur die Hälfte bis ein Drittel der von Kohlenstoffstahl, wodurch sich die Wärme vollständig an der Werkzeugspitze und der Werkstückoberfläche ansammelt. Schneidflüssigkeit dient nicht nur der Zurschaustellung-Sie sollte nicht nur über das Werkstück gegossen werden; Es muss in die Schneidzone gedrückt werden.
Nachdem Sie diese vier Punkte berücksichtigt haben, fahren Sie mit dem Fertigdrehen fort. Halten Sie die Abweichung des Außendurchmessers innerhalb von 0,03 mm. Der Schaft ist erfolgreich produziert.
Ehrlich gesagt:
Selbst nach zehn oder zwanzig Jahren Arbeit mit Edelstahl kann das Problem der Werkzeugdurchbiegung schwierig sein.{0}}Die Parameter und Erfahrungen aus Standardstahl müssen bei der Umstellung auf 316L häufig völlig umgekehrt werden.
Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Kaltverfestigungsraten und erfordern unterschiedliche Bearbeitungsparameter.
Erfahrung ist wertvoll, aber sie muss an die spezifischen Material- und Bearbeitungsbedingungen angepasst werden-Das sollte jeder im Hinterkopf behalten!
Vier wichtige Punkte zur Behebung der 316L-Werkzeugablenkung:
① Wechseln Sie zu Wendeschneidplatten der Klasse M- für Edelstahl (mit großem Spanwinkel und abgeschrägter Kante), um sicherzustellen, dass die Späne die Wärme ableiten. ② Stellen Sie die Schnitttiefe beim Fertigdrehen auf über 0,3 mm ein, um die gehärtete Schicht in einem einzigen Durchgang zu durchschneiden. ③ Erhöhen Sie die Vorschubgeschwindigkeit auf über 0,1 mm/Umdrehung, um ein Reiben an der gehärteten Schicht zu vermeiden. ④ Erhöhen Sie die Konzentration und Durchflussrate der Schneidflüssigkeit und stellen Sie sicher, dass sie in die Schneidzone geleitet wird.
Wenn die Parameter richtig sind, wird die Ausschussrate natürlich sinken.
Ich brauchte weniger als eine halbe Stunde, um das Problem mit dieser Welle zu diagnostizieren. In der Zwischenzeit hatte der Werkstattmechaniker bereits ein Stück 316L-Lagerbestand verschwendet.
Das ist die Realität bei Bearbeitungsproblemen: Wenn die Erfahrung keine Lösung liefert, müssen Sie es selbst herausfinden-und die Kosten werden durch Ausschussteile und Zeit bezahlt.
