【摘要】：316L不銹鋼材料屬于超低碳奧氏體不銹鋼,由于具有良好的抗腐蝕、生物相容性等優(yōu)點,被廣泛運用于醫(yī)療行業(yè),但其加工性能差。涂層刀具由于其優(yōu)異的性能被廣泛運用于難加工材料行業(yè)的切削加工。從目前研究來看,基本都是使用購買的涂層刀具在單一的冷卻方式下研究,本文采用自制的涂層刀具M1(Monolayer-TiAlSiN涂層)、M3(Multi3-TiAlSiN涂層)與市面成熟的不銹鋼加工用刀具ATN(科匯AlTiN涂層)、KC5025(肯納AlTiN涂層)、KCU10(肯納TiAlSiN涂層)對比,系統(tǒng)的研究切削參數(shù)、刀具涂層、五種冷卻方式(Dry、MQL、OoW、CO_2、L-N_2)對加工的影響,并對相關(guān)不銹鋼加工用刀具選擇、切削參數(shù)選擇、冷卻方式選擇有一定的指導作用。(1)進行了五款刀具在五種冷卻方式下的磨損試驗,發(fā)現(xiàn)在Dry、MQL方式下,自制刀具M1(TiAlSiN)刀具耐用度與購買的肯納刀具接近;在Oo W下,KCU10最優(yōu),在CO_2下,KC5025最優(yōu),L-N_2下,KCU10最優(yōu);OoW、MQL下刀具耐用度較好,L-N_2下效果最差,刀具KC5025與KCU10、M1與ATN適合的冷卻方式具有一致性。(2)研究了切削力或工件表面質(zhì)量最優(yōu)時,不同的冷卻方式下各款涂層刀具的對應(yīng)切削參數(shù),發(fā)現(xiàn)切削力隨著進給、切深的增大而增大,粗糙度隨著進給的增大而增大,切深對粗糙度的影響很復雜,但在不同冷卻方式下,當切削力或工件表面質(zhì)量最優(yōu)時,對應(yīng)的刀具切削速度臨界值也不同。(3)進行了在相同冷卻方式下不同涂層刀具的切削力、工件表面表質(zhì)量對比,以及不同冷卻方式下同一款刀具的切削力、工件表面表質(zhì)量對比,發(fā)現(xiàn)冷卻方式、涂層刀具對切削力工件表面粗糙度都有一定程度的影響,而且在相同冷卻方式下,涂層刀具與不同的切削參數(shù)存在一個最優(yōu)匹配,在使用同一款刀具時,不同的切削參數(shù)也與不同的冷卻方式存在一個最優(yōu)匹配。(4)進行了正交試驗,探索冷卻方式,刀具涂層、切削速度、進給速度、切削深度五種因素對切削力、工件表面粗糙度的影響顯著程度,發(fā)現(xiàn)因素對切削合力影響顯著情況為:每轉(zhuǎn)進給量(f)背吃刀量(a_p)切削速度(V_C)冷卻方式刀具涂層(Tool coating),對粗糙度影顯著情況為:每轉(zhuǎn)進給量(f)刀具涂層(Tool)切削速度(V_C)背吃刀量(a_p)冷卻方式。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG51
【圖文】：

加工硬化作用提高它們的強度。這類鋼的缺點是切削加工比較困難，切削時刀具磨量大，影響生產(chǎn)效率[1]。以 316L 為代表的醫(yī)用奧氏體不銹鋼，具有力學性能高、耐腐蝕性能好以及生物容性優(yōu)良等良好綜合性能，被廣泛應(yīng)用于各種人工關(guān)節(jié)、骨折內(nèi)固定器械、和心血管架等高端醫(yī)療器械精密零部件制造。作為在醫(yī)療領(lǐng)域使用的材料，對于不銹鋼的要求更為嚴格，要求該類不銹鋼無且符合使用標準。醫(yī)用不銹鋼必須具有在生物體內(nèi)能保持良好的抗腐蝕性、沒有或在符合標準下低的離子析出、高的生物相容性等特點。為了減少醫(yī)用不銹鋼在人體發(fā)生晶間腐蝕, 應(yīng)該盡量減少不銹鋼中的含 C 量，自不銹鋼被運用于醫(yī)用植入體以來各國均有對不銹鋼的含 C 量作出一些列標準。最新國內(nèi)外對植入體不銹鋼的含 C 量要求鋼中 C 含量不高于 0.03%。研究表明，C 含量是不銹鋼在人體內(nèi)發(fā)生晶間腐的要原因[2]，而 316L（牌號為：022Cr17Ni12Mo2）醫(yī)用不銹鋼屬于超低碳奧氏體不銹鋼具有耐腐蝕性高、強度高、韌性好等特點，近年來被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)。

圖 1-2 常見奧氏體不銹鋼機械性能[3]Fig 1-2 The mechanical properties of common austenitic stainless steel[3]但 316L 不銹鋼屬于難加工材料，其切削性能差，可加工性并不理想，主要體下幾個方面[4]：1) 加工硬化嚴重，加速刀具磨損；2) 切削時的塑性變形與刀具間的摩擦造成切削溫度高，大量切削熱集中在刀接觸界面；3) 加工硬化嚴重與高切削熱進一步增加切削力；4) 切屑不易折斷易粘結(jié)，不銹鋼塑性、韌性都很大，車加工工時切屑不易斷易粘附，使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損，擴散磨損等，過長的切屑還劃傷工件表面這些問題都導致了刀具快速失效，因此醫(yī)用不銹鋼（316L 等）對刀具綜合性十分苛刻。故在加工 316L 不銹鋼時應(yīng)該綜合考慮各類影響因素，對刀具綜合性十分苛刻。刀具材質(zhì)應(yīng)該選取硬度高、強度好的材料，并應(yīng)選取合理的刀具參數(shù)

QL 及內(nèi)冷 MQL 車削 GGr15，研兩種冷卻方式降低切削力的效果均使用冷風、MQL 為冷卻潤滑方式下溫冷風下的切削力次之。劉大維[34]或者低速的情況下有非常好的效果式冷卻的效果差，因此 MQL 并不MQL 前、后刀面潤滑三種情況下使微量潤滑時，并不能明顯降低刀具壽命明顯增加。吳月穎[36]使用 MQL 刀面磨損要小，后刀面上粘結(jié)物要與水霧的冷卻特性結(jié)合，霧化形成。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學位論文 前2條

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本文編號：2756532