液氮冷却对高强度不锈钢加工性能的影响.pdf

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1、制造技术研究航天制造技术液氮冷却对高强度不锈钢加工性能的影响12李伯豪赵海珠（1.大连理工大学，大连116620；2.西安航天发动机厂，西安710061）摘要：针对航天用高强度不锈钢常规冷却切削出现的表面质量难保证、刀具磨损剧烈、切削效率低等问题，基于液氮喷淋冷却方式，探究了航天用高强度不锈钢的低温铣削性能以及刀具切削磨损问题。相对于常规冷却加工，液氮低温冷却下材料的切削表面质量显著提高、切削力明显下降、刀具磨损减小。研究表明，液氮冷却方式对改善航天用高强度不锈钢的切削性能具有积极意义。关键词：高强度不锈钢；液氮冷却；加工性能；实验InvestigationonCutting

2、PerformanceofHigh-strengthStainlessSteelwithLiquidNitrogenCoolingLiBohao1ZhaoHaizhu2(1.DalianUniversityofTechnology,Dalian116620；2.Xi’anSpaceEngineFactory,Xi’an710061)Abstract：Duetotheproblemsofpoorsurfacequality,severetoolwearandlowcuttingefficiencyinconventionalcoolingcuttingofhigh-streng

3、thstainlesssteelappliedinaerospaceindustry,acryogenicprocessingmethodforhigh-strengthstainlesssteelusingliquidnitrogenascoolingmediumisproposed.Lowtemperaturepropertiesofthematerialandwearissueofcuttingtoolareinvestigatedexperimentally.Comparedwiththeconventionalcoolingcutting,cuttingsurfac

4、equalityofthematerialwithcryogeniccuttingisenhancedmarkedly.Atthesametime,cuttingforcereduceddramaticallyandtoolwearwassuppressed.Thestudyhaveshownthatliquidnitrogencoolingmethodcanimprovecuttingperformanceofhigh-strengthstainlesssteelappliedinspaceindustry,whichisofpositivesignificance.Key

5、words：high-strengthstainlesssteel；liquidnitrogencooling；cuttingperformance；experiment1引言用功能。可见，在此类材料零件的切削加工过程中快速有效地降低切削温度尤为重要。研究发现，利用液航天用高强度不锈钢属于超高强度钢范畴，具有氮作为冷却介质切削加工，可抑制切削区温升和刀具抗拉/屈服强度高、耐冲击韧性好、抗疲劳性能优等特磨损速度，为改善此类材料切削加工性能提供了一种征，被应用于极端工况环境的关键零件[1，2]，例如某航有效途径[6，7]。天高强度不锈钢钢被用于液体火箭发动机诱导轮等。本文采用液氮

6、冷却方式，实验分析航天用高强度然而，常规加工过程中会出现刀具急剧磨损、切削温不锈钢低温切削性能及刀具磨损。度高、工件表面质量恶化、切削效率极低等问题[3，4]。在高强度不锈钢切削加工过程中，切削温度对金2试验方法属表面质量和刀具磨损具有重要影响，由于切屑温度高，马氏体时效钢会发生自回火和应变时效析出，这航天用高强度不锈钢成分如表1所示，线切割成是产生积削瘤的主要因素[5]，从而导致了工件的制造100mm×100mm×40mm方形块，并用去离子水超声清精度较低，无法满足航天产品要求，影响了零件的实洗20min。作者简介：李伯豪（1996-），本科，材料科学与工程专业；研究方向：

7、数值计算机分析。收稿日期：2016-06-209制造技术研究2016年8月第4期表1材料元素成分%刀具磨损程度极大减轻、耐用度提高，同时加工效率元素CSiMnCrNiMo其他明显提升，中速时表面质量更佳（见图2b）。含量0.030.150.1511.510.30.50.49试验用切削刀具采用日本京瓷公司2刃内冷立铣刀杆，并配TiAlN涂层硬质合金刀片，牌号为YBG202，铣刀切削部直径为Φ14mm。切削试验采用三轴数控立铣床，该机床主轴最高转速为8000r/min。利用DPL-175MP型自增压液氮罐提