Основные свойства и особенности обработки жаропрочных и коррозионностойких сталей

   

         Для фрезерования стали 11Х14К13М5НФБА (517К) диапазон режимов резания рекомендуется  выбирать  в следующих пределах: v = 20…40 м/мин;    t=1…2 мм; s_z=0,05…0,1 мм/зуб. При фрезеровании указанной  стали   после нормализации  и двойного отжига, для обеспечения заданной стойкости скорость резания можно определить на основании зависимости  м/мин, после термообработки:

         м/мин.                                              (2.4)

       Полученные  значения скорости резания справедливы  для условий обработки: t=1 мм; s_z=0,05 мм/зуб, В=60 мм.

       Сталь 16Х20К6Н2МВФ (ЭП768) рекомендуется фрезеровать при скорости резания v = 40…60 м/мин, глубине t=1…2мм и подаче s_z = 0,05…0,12 мм/зуб. Для обеспечения заданной стойкости при фрезеровании стали, прошедшей закалку с охлаждением в масло, скорость резания рассчитывается по формуле:

         м/мин.                                                (2.5)

       Фрезерование  стали 9Г28Ю9ВБМ (ДИ-38) в зависимости  от вида термической обработки рекомендуется  осуществлять при  различных режимах  резания. После закалки  с последующим. Охлаждением в масло скорость резания следует выбирать в пределах 10—15 м/мин и для получения заданной стойкости при глубине резания t=1 мм и s_z=0,08 мм/зуб скорость резания можно рассчитать по формуле:

         м/мин.                                              (2.6)

       Фрезерование  стали после закалки с охлаждением  в воду можно рекомендовать при  скорости  м/мин.  Скорость резания при фрезеровании стали, прошедшей закалку и старение, может быть несколько выше и для обеспечения заданной стойкости рассчитана по формуле м/мин (для t=1 мм; s_z=0,08 мм/зуб и В=60 мм).  

       Затачивание и доводка фрез.

       Затачивание и доводку торцовых фрез со вставными  ножами целесообразно выполнять  следующим образом. Новые ножи перед постановкой в корпус предварительно затачиваются по задней поверхности и окончательно затачиваются и доводятся по передней поверхности. После установки ножей в корпус производится окончательное затачивание и доводка задних поверхностей (повторяемые затем при каждой переточке). Обязательным условием в этом случае являются правильное расположение пазов в корпусе и строгая идентичность расположения передней поверхности у всех ножей относительно базовой поверхности. Заточку твердосплавных фрез следует производить абразивными кругами 63С4025М2СМ1К или алмазными кругами зернистостью 25-16 на металлической связке 100%ной концентрации и выше при непрерывной подаче охлаждающей жидкости (3—4 л/мин), качестве которой применяется 1%-ный водный раствор триэтаноламина с добавкой 0,25% буры или обычный содовый раствор. Для доводки твердосплавных фрез рекомендуется применять алмазные круги зернистостью АСО 10/7 на органической связке (Б1—Б2) 50%-ной концентрации и выше. Фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, затачиваются абразивными кругами на бакелитовой связке 63С5СМ1Б. При затачивании и доводке рекомендуется применение СОЖ при условии непрерывной их подачи в достаточном количестве. 

       2.3 сверление.

       Конструкция и геометрия сверл.

       Проведенные исследования в ряде научно-исследовательских институтов и продолжительный опыт работы многих предприятий дают основание рекомендовать следующие конструкции сверл для сверления различных жаропрочных сталей и сплавов.

        Стандартные сверла из быстрорежущей стали Р18, заточенные  по МН 1585-61, с укороченной длиной рабочей части – для сверления теплостойких сталей, высокохромистых нержавеющих сталей и хромоникелевых нержавеющих сталей аустенитного класса. Геометрия по МН 1585-61 предусматривает подточку перемычки до а = 0,08d и угол заборного конуса, равный 125° (рис. 3). Длина рабочей части сверл (винтовых канавок) для сверления указанных сталей должна быть не более 12—14 диаметров. 

                 125ű2Å 
 
 
 

Рисунок 3 - Геометрия сверл для сверления коррозионностойких сталей

        Специальные сверла повышенной жесткости, изготовленные  из кобальтовых быстрорежущих сталей Р10К5Ф5, Р9К5 или быстрорежущей стали  Р18 - для сверления сложнолегированных жаропрочных сталей аустенитного класса (и деформируемых сплавов. Стойкость сверл из кобальтовых быстрорежущих сталей в два-четыре раза больше, чем  из Р18 (рис. 4). Твердость рабочей части сверл диаметром 3 - 5 мм НRС 61—64, диаметром более 5 мм - НRС 62—65. Длина рабочей части сверл должна быть не более 10 диаметров. Толщина сердцевины для сверл диаметром до 5 мм должна быть ~0,4D, для сверл диаметром 5 - 10 мм - ~0,2D, и для сверл диаметром более 10 мм — ~0,25D. Угол наклона спирали должен быть равен 30-35°, обратная конусность 0,1- 0,15 мм на 100 мм длины. Ширину и высоту ленточек следует выполнять возможно меньшими. Угол заборного конуса 140°, задний угол 12°, передний угол (10°) образуется в результате подточки перемычки до а=0,1D (рис. 5) Показанная на рисунках 3 и 5 подточка перемычки является наиболее легко выполнимой и оптимальной, так как сохраняет прямолинейность режущих кромок.

       Сверла, оснащенные твердым сплавом - для сверления литейных жаропрочных сплавов, титановых сплавов и термически обработанных до высокой прочности хромистых нержавеющих сталей.

       При сверлении литейных жаропрочных сплавов следует применять только твердосплавные сверла. Если при сверлении вязких деформируемых жаропрочных сталей и сплавов более стабильно работают быстрорежущие сверла, то при сверлении литейных жаропрочных сплавов, наоборот, более производительно и более стабильно работают  твердосплавные   сверла.

        Рисунок 6 иллюстрирует сказанное: при сверлении   литейного сплава ЖС6-К сверла  с пластинками ВК8 работают  со  скоростью резания  в четыре раза большей чем   сверла из Р18, причем результаты   работы  твердо сплавных сверл значительно стабильней. Это объясняется меньшей   вязкостью   литейных   сплавов   и   различным характером стружкообразования при сверлении литейных и деформируемых сплавов: при сверлении литейных сплавов стружка образуется   в   виде  мелких завитков и легко удаляется из отверстия, при сверлении же деформируемых   сплавов    стружка сходит в виде  сплошной   спирали, зачастую пакетируется, трудно удаляется из отверстия, что приводит к плохой работе менее прочных твердосплавных сверл.

       Твердосплавные  сверла диаметром свыше 7 мм следует  изготавливать с пластинками  ВК8. Сверла диаметром 2 - 7 мм целесообразно изготавливать способом мундштучного прессования из сплавов ВК10М или ВК15М. Сверла, оснащенные твердым сплавом, должны иметь передний угол 0°, задний 12°, угол при вершине 140°, перемычка должна быть подточена так же, как у быстрорежущих сверл (до 0,1D).

       Режимы  резания.

       Значения  параметров режима резания рекомендуется  выбирать в следующих пределах:

• при сверлении стали 16Х20К6Н2МВФ (ЭП768):       
1. инструментом из твердого сплава ВК10М:

       v = 3…6 м/мин,   s = 0,1…0,13 мм/об;

2. инструментом из стали Р12Ф5М:

v = 2,3…3,5 м/мин,   s=0,1…0,14 мм/об;

• при сверлении стали 10Х15Н27ТЗМР (ЭП700):

1. инструментом из твердого сплава ВК10М:

       v = 3…5 м/мин,   s= 0,09…0,12 мм/об;

2. инструментом из стали Р12Ф5М: 

       v = 1,5…2,5 м/мин,   s = 0,1…0,13 мм/об;

• при сверлении стали ПХ14К13М5НФБА (517К):    

1. инструментом из твердого сплава ВК10М:

       v = 3…5 м/мин,   s = 0,08…0,13 мм/об;

2. инструментом из стали Р1-2Ф5М:

       v = 1,5…3,0 м/мин,   s = 0,1…0,14 мм/об.

         При сверлении с высокими (из  приведенных) скоростями резания  следует выбирать меньшие величины  подачи в указанных пределах. Сверление с меньшими скоростями  следует выполнять соответственно  при больших величинах подачи. В качестве критерия затупления сверл следует принимать износ h₃ задних поверхностей в местах перехода режущих кромок в направляющие ленточки (на «уголках»), равный 0,3—0,4 мм. 

       2.4 Протягивание

       Протяжки, предназначенные для протягивания деталей из жаропрочных сталей и сплавов, следует изготавливать из быстрорежущих сталей Р18, Р9К5 и Р9Ф5. Стойкость протяжек из Р9Ф5 примерно в два раза выше, чем из Р18. Карбидная неоднородность стали должна быть не выше 3-го балла, НRС 62 - 65.

       У протяжек для протягивания жаропрочных сталей и сплавов передний угол должен быть равен 15°, задний  - 3…4°. При протягивании стали ЭИ481 и сплава ЭИ437 при передних углах 5Å и 10° образуется  нарост (застойная зона), при 15Å и 25° нарост отсутствует; с увеличением переднего угла снижаются составляющие усилия резания (Р_z и Р_у) и несколько снижается глубина и степень наклепанного слоя. Однако увеличение переднего угла свыше 15—18° ослабляет зубья протяжек и зачастую приводит к затягиванию зубьев протяжки в тело детали.

       Чистота   обработки   рабочих   поверхностей  протяжек  должна быть в пределах 9—10 классов. Большое влияние на процесс протягивания оказывает  радиус скругления режущей кромки. С увеличением радиуса скругления режущей кромки с 0,008 мм до 0,08 мм Р_z и Р_y увеличиваются примерно в полтора раза, в значительной мере увеличиваются также глубина и степень наклепа. Это, вероятно, является причиной того, что при протягивании жаропрочных сталей и сплавов допускается весьма малый износ протяжек - 0,2 мм, что соответствует величине радиуса скругления 0,02…0,03 мм. Скорости резания при протягивании жаропрочных сталей должны применяться от 1 до 2 м/мин, подъем на зуб при предварительном протягивании 0,05…0,06 мм, при чистовом - 0,02…0,03 мм. В качестве смазывающе-охлаждающей жидкости можно применять специальную эмульсию (триэтаноламин - 1,5%,  хозяйственное   мыло - 0,5%,  вода - 98%), 10%-ный раствор эмульсола, сульфофрезол, олеиновую кислоту. Применение олеиновой кислоты обеспечивает получение более чистой поверхности. Если же в качестве смазывающе-охлаждающей жидкости применяется эмульсия или сульфофрезол, целесообразно зубья протяжки дополнительно смазывать олеиновой кислотой.

         Усилия резания при протягивании  жаропрочных сплавов выше чем  при протягивании обычных сталей. В таблице 3 приведены значения усилий протягивания, в сравнение с усилиями протягивания стали 45.

Таблица 3 – Значения усилий протягивания

Подъем  на зуб мм	Рz в кг для различных материалов
	Сталь45	Сталь ЭИ415	Сталь ЭИ481	Сталь ЭИ437
0,01	710	480	720	1000
0,02	525	336	490	720
0,03	450	280	445	590
0,04—0,06	350	—	400	530

             Протягивание жаропрочных сталей  и сплавов применяется при  обработке замковых соединений в дисках и лопатках и при обработке шлицевых отверстий, Протягивание шлицевых отверстий производится в основном в деталях из высокохромистых сталей 2X13, Х17Н2 и хромоникелевых сталей типа Х18Н9Т. Стружкоделительные канавки у шлицевых протяжек для обработки указанных сталей делать не следует, так как на задних поверхностях зубьев против стружкоделительных канавок предыдущих зубьев образуется налипание обрабатываемого материала, что приводит к продольным надирам на обработанных поверхностях деталей.

         Цилиндрические фаски на калибрующих  зубьях следует делать не шире 0,3 - 0,4 мм.

       При протягивании шлицев в деталях из высокохромистых сталей 2X13, Х17Н2 образуются надиры на боковых сторонах и вследствие налипания частиц обрабатываемого материала на прикасающиеся к ним места протяжки. Во избежание этого боковые поверхности зубьев следует делать острозаточенными (рисунок 7).  Однако в связи с этим сокращается срок службы протяжки, так как при переточках теряется размер по ширине шлица. Более надежным средством получения боковых поверхностей шлицев в деталях из сталей 2X13 и Х17Н2 без надиров является протягивание, выполненное за две операции:

        - предварительное протягивание шлицев с припуском на каждую боковую сторону 0,1—0,2 мм;

       - окончательное протягивание боковых сторон шлицев протяжками с зубьями, расположенными по боковым сторонам.

         В этом случае имеется возможность придать зубьям протяжки требуемые передние и задние углы (см. выше). При принятии такого технологического процесса необходимо весьма точно изготавливать протяжки и адаптор, а также ужесточать технологический допуск на отверстие, выдерживая его по первому классу точности.

         При протягивании шлицев в  сталях типа Х18Н9Т указанных  затруднений не возникает.

       При соблюдении изложенных рекомендаций чистота  обработанной поверхности в деталях из сталей 2X13 и Х17Н2 получается в пределах 5—6 классов, а в деталях из стали Х18Н9Т — 6—8 классов. 
 
 
 
 
 

Заключение

         В дипломной работе при разработке  техпроцесса изготовления детали  «Корпус уплотнения», а в частности  при выборе режущих инструментов, их параметров, марки материала,  назначении режимов резания были использованы сведения из спецчасти.