Как выбрать шлифовальный круг для шлифовки нержавеющей стали?

Нержавеющая сталь — это легированная сталь с высокой коррозионной стойкостью и высокой прочностью. Она получила такое название потому, что при достижении определенного содержания хрома на поверхности образуется плотная пленка оксида хрома, обладающая свойствами предотвращения ржавчины и коррозионной стойкости.

Виды изделий из нержавеющей стали

В классификации металлических материалов нержавеющую сталь часто делят на пять категорий в соответствии с ее металлографическими характеристиками, а именно: мартенситная нержавеющая сталь, ферритная нержавеющая сталь, аустенитная нержавеющая сталь, аустенитно-ферритная дуплексная нержавеющая сталь и дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь. Среди них аустенитная нержавеющая сталь является наиболее распространенной, составляя около 70% от общего объема нержавеющей стали.

В настоящее время нержавеющая сталь с добавлением одновременно элементов Cr и Ni составляет более 60% от общего объема производства нержавеющей стали. По сравнению с конструкционной сталью нержавеющая сталь имеет плохую теплопроводность, низкий модуль упругости, высокое удлинение и большую поперечную усадку, что создает много трудностей при обработке, особенно шлифовке.

 

Характеристики шлифования нержавеющей стали

1. Высокая сила шлифования и высокая температура шлифования

Материалы из нержавеющей стали обладают характеристиками высокой температуры, высокой прочности и высокой вязкости. Во время шлифования искажение решетки велико, а пластическая деформация серьезна. Сила резания на единицу площади нержавеющей стали может достигать 90 ГПа, а сила шлифования в 1.5-2.2 раза больше, чем у стали 45#. Сопротивление шлифованию велико, а температура зоны шлифования высокая. Теплопроводность нержавеющей стали низкая, около 1/3 от стали 45#, из-за чего поверхность заготовки мгновенно генерирует высокую температуру 1000-1500 градусов, поверхность заготовки легко обжигается, на заготовке образуются трещины, а иногда поверхность заготовки отжигается, а глубина отжига может достигать 0.01-0.02 мм.

 

2. Сильная тенденция к упрочнению при обработке давлением

При шлифовании нержавеющей стали поверхность заготовки сильно деформируется, увеличиваются напряжения и деформации, происходит наклеп. В слое наклепки зерна деформируются, зерна песка изнашиваются и пассивируются, появляются следы вибрации и царапины.

 

3. Шлифовальная пыль прилипает к шлифовальному кругу.

Из-за большой прочности нержавеющей стали при определенных условиях температуры шлифования, контактного давления и относительной скорости шлифовальная пыль легко реагирует с частицами песка, поэтому шлифовальная пыль прилипает к шлифовальному кругу, заполняет зазоры между абразивными частицами и приводит к быстрому засорению шлифовального круга. В это время условия шлифования быстро ухудшаются, тепло становится серьезным, а шероховатость поверхности значительно уменьшается. Адгезия шлифовальной пыли различается в зависимости от различных нержавеющих сталей. Адгезия шлифования нержавеющей стали, устойчивой к концентрированной азотной кислоте, и жаропрочной нержавеющей стали относительно серьезна, за ними следуют 1Cr18Ni9Ti, 1Cr13, 2Cr13 и т. д.

 

4. Шлифовальную пыль трудно отделить, а абразивные частицы легко затупить.

При шлифовании материалов из нержавеющей стали сила шлифования велика, а абразивные частицы легко затупляются, что приводит к износу шлифовального круга. При шлифовании нержавеющей стали коэффициент шлифования составляет G=6-12, в то время как при шлифовании обычной углеродистой стали и низколегированной стали коэффициент шлифования составляет G=40-80. Таким образом, коэффициент шлифования нержавеющей стали составляет всего около 1/7 от коэффициента шлифования обычной стали.

 

5. Прожиг поверхности заготовки

Пригорание поверхности заготовки является одним из распространенных дефектов при шлифовании, особенно аустенитной нержавеющей стали, которая более чувствительна к пригоранию.

 

6. Царапины на поверхности заготовки

При шлифовании материалов из нержавеющей стали поверхность заготовки легко царапается, поэтому шероховатость обработанной поверхности должна быть высокой. Причины появления царапин: На ​​рабочей поверхности шлифовального круга имеются выступающие абразивные частицы, которые царапают поверхность заготовки перед тем, как отвалиться. Шлифовальная стружка, отваливающаяся от шлифовального круга, попадает между шлифовальным кругом и заготовкой, вызывая царапины на поверхности заготовки. Шлифовальная жидкость не чистая, смешанная со шлифовальной стружкой, а подача шлифовальной жидкости недостаточна, что приводит к царапинам в процессе шлифования. 7. Деформация заготовки Из-за большого коэффициента линейного расширения нержавеющей стали температура шлифования оказывает большее влияние на размер заготовки, что легко может вызвать ошибки в измерении размеров. Кроме того, тенденция закалки нержавеющей стали серьезна, и на поверхности заготовки легко возникают остаточные напряжения. Особенно при шлифовании тонких валов, тонкостенных деталей и других деталей с низкой жесткостью, деталь легко деформируется под действием шлифовального усилия.

 

Решение

1. Выбор типа абразива

При шлифовании нержавеющей стали обычно используют белый корунд (WA). Белый корунд обладает хорошими режущими свойствами и способностью к самозатачиванию.

 

Эффект шлифования нержавеющей стали шлифовальным кругом из кубического нитрида бора (CBN) лучше. Благодаря высокой твердости CBN абразивные зерна не изнашиваются, химическая стабильность хорошая, и нет химического сродства с элементами железа, шлифовальный круг CBN нелегко засорить во время шлифования. Шлифовальный круг CBN имеет небольшое усилие шлифования, низкую теплоту шлифования и не сжигает заготовку. Однако цена шлифовального круга CBN для нержавеющей стали выше, чем у обычного шлифовального круга, и его необходимо подрезать в соответствии с фактической ситуацией.

 

Эффект шлифования шлифовального круга из монокристаллического корунда уступает только шлифовальному кругу из CBN. Поскольку каждое абразивное зерно представляет собой сферический многогранный монокристалл, нет трещин и остаточного напряжения, вызванного механическим дроблением. Если внезапное дробление одного абразивного зерна меньше, а твердость и прочность хорошо согласованы, монокристаллический корунд имеет хорошую производительность шлифования. При шлифовании кислотостойкой нержавеющей стали можно уменьшить царапины шлифования, особенно монокристаллический корунд с большой апертурой имеет хороший эффект применения в производстве.

(шлифовальный круг из монокристаллического корунда)

 

При шлифовании дисперсионно-твердеющей нержавеющей стали Cr17Ni7A1 используйте шлифовальный круг из микрокристаллического корунда (МА). Микрокристаллический корунд обладает высокой прочностью, хорошей режущей способностью, длительным сроком службы, самозатачивающимся растрескиванием вдоль микрокристаллического зазора, не вызывает отпадения крупных частиц или целых абразивных частиц, что способствует снижению температуры шлифования и засорению шлифовального круга. При шлифовании аустенитной нержавеющей стали используйте шлифовальный круг из микрокристаллического корунда и зеленого карбида кремния, что может значительно снизить шероховатость заготовки и уменьшить или устранить прижоги.

2. Выбор размера абразивного зерна

Размер абразивного зерна напрямую влияет на шероховатость поверхности. Нержавеющая сталь имеет высокую прочность и легко забивается шлифовальной стружкой. Если используется мелкозернистый шлифовальный круг, абразив теряет режущий эффект, и качество обработки поверхности заготовки не высокое. Результаты показывают, что зерна F36 и F46 используются для грубой шлифовки, а зерна F60 — для тонкой шлифовки. Шлифовальные круги с зерном F46 и F60 используются как для грубой, так и для тонкой шлифовки.

 

3. Выбор связующего вещества

Нержавеющая сталь обладает такими характеристиками, как высокая прочность, высокая термостойкость, высокая прочность и высокая сила шлифования. Поэтому шлифовальный круг должен обладать высокой прочностью и выдерживать большие ударные нагрузки. При шлифовании нержавеющей стали можно использовать шлифовальный круг на керамической связке. Он обладает хорошей водостойкостью, термостойкостью и коррозионной стойкостью. Он может поддерживать хорошую производительность резки и высокую эффективность производства. Недостатком является то, что он хрупкий и не может выдерживать большие удары и изгиб. Шлифовальные круги на смоляной связке используются для резки, проточки канавок и бесцентрового шлифования нержавеющей стали. Они обладают высокой прочностью, хорошей эластичностью, ударопрочностью и множеством пор. Их можно использовать для более высоких окружных скоростей (35-75м/с). Однако твердость шлифовального круга на смоляной связке низкая. Помещение шлифовального круга на смоляной связке в парафин может предотвратить воздействие щелочного раствора. Кроме того, при температуре выше 150 градусов смоляная связка размягчается, снижает прочность и даже горит, поэтому ее следует охлаждать во время шлифования.

 

4. Выбор твердости шлифовального круга

При шлифовании нержавеющей стали следует выбирать шлифовальный круг с меньшей твердостью, а шлифовальный круг имеет лучшую самозатачиваемость. Если твердость слишком низкая, абразивные зерна не будут прочно связаны, и они отвалятся, не успев затупиться, что значительно сократит срок службы шлифовального круга из нержавеющей стали.

 

Короче говоря, при шлифовании нержавеющей стали следует выбирать шлифовальные круги CBN и обычные шлифовальные круги в соответствии с экономической ситуацией и фактическим положением шлифуемого материала. Кроме того, для шлифования в практических приложениях также используются обычные абразивные ленты и абразивные ленты CBN.