不锈钢条钢的表面

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不锈钢条钢的表面

一）概要
1）剥皮切削加工是除去钢材有面缺陷和脱碳层，得到良好的尺寸精度及表面的常用方法。切削圆棒钢的工作机械一般用车床，长尺寸钢材切削是示使用卡 盘作业，而使用可连续加工的剥皮机。车床使材料旋转，由车刀水平移动进行车削；而剥皮机是使刀具旋转，一面保持材料稳定，一面水平移动进行车肺活量的加工 机。剥皮机由送进材料的送料辊、防止因切削使材料振动的调芯辊、固定3-6把车刀进行旋转切削的切削刀头和防止材料后端部切削时拉出和旋转的承载台组成。 剥皮后的棒钢在二辊矫直机进行弯曲矫直和改善光泽，加工成表面光滑的银亮圆棒钢制品。2）拉拔无心研磨机拉拔加工就是把用酸洗或喷丸清理法除去钢材表面氧 化层（铁鳞）的材料，通过拉拔模拉成小口径、尺寸精度优良的制品的加工方法。拉拔加工机有三种，即拉扰机（棒—棒）、联合机（卷材—棒）和拉丝机（线卷— 线卷）。其中联合机是连续进行拉拔、剪断、矫直各种作业的机械，即把供给的材料（卷材）用拉拔模拉成规定的尺寸并剪切后，再用二辊矫直机进行矫直和表面抛 光。无心研磨机（下称CG）就是使用高速旋转的砂轮除去棒钢表面，制成尺寸精度优良且无表面缺陷的高质量研磨棒钢的加工机械。CG加工第一可以得到用拉拔 加工、切削加工很难做到的尺寸精度更高的制品；第二可用于要求无表面缺陷的高质量的制品，还可以用于对拉拔制品表面缺陷的修整。CG采用的是圆筒型的研磨 方法，该方法的工作物的支持不需要卡盘，只需进行圆周研磨即可。工作物是由支持台的导板和调整轮（进给轮）支持的，研磨砂轮与通常的圆筒研磨一样高速旋 转，并使调整轮适当地旋转，工作物几乎与调整轮同样的高速旋转研磨砂轮就在圆周方向进行均匀研磨，
9 H' W+ U+ x  n# }（二）剥皮加工
. k1 }" @" P- q" H9 B前言
4 n2 i, I" _6 i' d' l4 q1） 剥皮加工的要求棒钢在轧制状态并不能完全保证没有表面缺陷。在1965年作为缺陷保证工程，实施了除鳞、检查，最后进行研磨加去除表面缺陷 的工序，但是，生产率低，质量也不能保证，因此，对于大直径（> 80mm ）材采用剥皮工序来保证表面质量。同时与轧制状态相比在尺寸（直径）及 真圆度等质量方面也得到了改善。从1980年起，集资扩大出口到对细直径材的应用，现在已成为一种满足表面无缺陷、高尺寸精度和表面光洁度等质量要求的方 法。
, h0 _$ ~4 p3 @& D6 i4 \2）剥皮机的结构1955年是采用两个切削刀头和高速钢制的刀具进行切削，其后采用硬合金制的刀具，又发展到使用复合刀具，进而扩大到使用二辊矫 直机进行填缝研磨方式。该机械的结构如下：材料由进料辊喂进，用导辊调芯，一面导向一面旋转切削刀头进行切削。切削刀头一般安装3-6支切削刀具。被切削 材的后端部由承载台拉出进行切削。切削状态的棒钢由于表面粗糙需用二辊矫直机进行压光研磨和矫直、然后成为成品入库。
3）剥皮材的质量
a)硬度变化采用切削加工表层深度约为 0.3mm 发生加工硬化，若再用二辊矫直加工则加工硬化更为显著，其影响特别大可达到距表层2 -3mm 的程度。
b) 尺寸（直径）特性为得到要求的表面质量，采用矫直辊进行了压光加压加工，但是加压会使材料直径减小，长充延长。对于尺寸精度来说，棒钢中央部的直径减少是一定的，而端部由于二辊矫直的特性尺寸变化很大，这正是尺寸精度恶化的重要原因。
C）表皮为得到良好的表面光洁度，必须使加工的痕迹和花纹清晰，表面粗糙度减小。要使切削时的加工痕迹减少，切削刀头的形状、刀具的合理性以及切削外围的维修情况更为重要；；关于表面光洁度则由矫直辊表面抛光修理情况的好坏来决定。
  o" ^) D- C: o6 ^分题论述
6 ?$ r/ z6 D* {& M( K9 K" n1） 切削刀的材质剥皮加工的刀具一般使用超合金或在其表面涂以TiC、TiN和Al2O3等涂层的合金。2）切削条件剥皮加工的质量（尺寸精 度、表面光洁度）和生产率主要取决于切削条件，即最主要的是“切削速度”和“进料速度”。因此，必须考虑被加工材的允许表面光洁度和光泽，刀具的三班倒以 及设备上的限制因素。2）切削速度刀具围绕着被加工材的周围旋转的切削速度可用下式表示：
切削速度V（m/分）=π·D·N/100D：被加工材的直径（mm）N：刀具头的旋转速（rpm）几乎对每个钢种的切削速度都采用一定值。
4）进料速度这是被加工材的进行速度，其快慢能影响加工效率。
1 ?+ E: d2 E8 a5 t' j( l3 J% z进料速度V(m/分）=P·N/1000P：每转一圈的进刀速度（mm/rev）N：刀具大的旋转（rpm）根据（1）（2）式可算出切削速度V、进料速度V。
, h$ q0 M5 ]- b（5）切削油在通常的切削加工时使用切削油，其目的有三：
1）提高刀具与被加工材之间的润滑性。
4 [% a2 @+ v- y" g4 ]2）作为冷却剂抑制切割热裂纹。
3）被加工材的防锈等。切削油有水溶性和非水溶性两种，由于切削加工是进行高速切削，故使用水溶性切削油，即使用约20倍的水稀释的可溶型油。
（6）二辊矫直二辊矫直机是一对带有角度的凸辊与凹辊组成，其间通过材料并给予反复弯曲，使整个材料发生均匀的屈服应变而进行矫直。在通过辊间时 由于辊子各部的尺寸差使圆周速度不同，故材料与辊表间发生滑移现象磨损了材料的表面，因此使用二辊矫直机时，凹辊的辊型曲线、设置的角度、凹辊与凸辊的角 度是非常重要的。
（三）拉拔、无心研磨机加工
前言
/ a+ c' e+ m2 ?- Y不锈钢银亮钢棒的二次加工工艺，其分类大致如表1。
- T1 @+ ?8 m$ a6 w1 s本文将介绍其中的卷材→棒材的连续拉伸工艺（CM）和无心研磨机加工工艺（CG）,并介绍其制造方法和表面质量情况。
对于不足φ 25mm 的小直径尺寸产品通常使用轧制线材作母材进行拉拔加工制造产品，另外当对尺寸公差、正圆度、表面光洁度和表面缺陷等质量要求严格时还可对应制造经无心研磨机加工的研磨品。
表1　不锈钢银亮钢棒的二次加工工艺


工 艺 分 类 制 品 直 径 制 造 工 艺
2 \5 d5 Y7 G1 P: u5 C: E' h- T0 {9 f, h
(大致按应用分) 拉 拔 品、切 削 品研 磨 品
1 _7 d0 M$ f9 _" f. d
# r# W5 v' |( S- M9 b) F卷材 ＜φ25＞φ3＜φ25 WR－A（ST﹟1）－SD－WD－BA2－CM －CG

/ W9 F: f, L; N. M3 l8 o↓ ＜φ4 ﹡1：不 锈 钢 系 ST　　﹡2：用 于 细 径 材

棒材 WR－A（ST）－SD－WD－BA－WD－KC －CG
  a1 m9 m' u4 F) s8 [* |* f- z
8 H  ]5 T) p; B+ O* E棒材→棒材 ＞φ20 BR－A（ST）－SD－D －CG

! |" R- o. P) W' i  A% R. e) yBR－A（ST）－PM
, P( @+ Z- w0 {. i4 F1 _) W
8 O8 S& S4 N/ ?0 _0 d
[注] WR:轧制线材 A：退火 ST：固溶处理 SD：特殊酸洗 CM：连续拉伸(拉拔)
WD：拉丝(拉拔)　　BA：光亮退火 RC矫直切割　　CG：无心研磨
BR：棒材切割　　D：拉丝（拉拔）　PM：剥皮（切割）
◆ 用连续拉伸机制造拉拔品的方法
& n' ^$ n  s3 n3 |) ^(1)设备概要
连续拉伸机是把拉拔、切割和矫直的各种加工组合在一起的机械，是将线材连续、高效地拉拔为银亮钢棒的设备。一般的连续拉伸机的结构示于图1。
- A' H/ Q# Y* q/ x: F) w& I! R4 @图1　连续拉伸机的结构

(2)加工方法
7 }8 S9 J# u( D0 b6 e不锈钢与碳素钢和合金结构钢相比，其塑性加工性不良，也就是由于导热性差，所以加工热积蓄在模具内易发生模具粘连。
另外，奥氏体系不锈钢加工硬化率大，屈服点不明显，故用矫直机很难得到平直度；另一方面，不锈钢耐蚀性良好，银亮钢棒的表面一般不需加工就能用于最终产 品，因此表面的美观是很重要的，必须把表面质量作为制造的重点。表2表示在不锈钢连续拉伸加工时，为保证其表面质量必须注意的方面。其中，特别是在抛光矫 直机上的圆盘形状、对着材料的圆盘面及对着材料的矫直机的辊面都是很重要的。另外，与材料接触的部件的修理（镜面抛光等）和用于该部分的润滑油耐压度和清 净度也是很重要的。当然，对调整部分还应抓住各机械所具有的特性。
表2　用连续拉伸机加工不锈钢的注意事项
项 目
$ M+ u* S/ M; Q4 v; k* m' j: J' k! j加 工 注 意 事 项
备考(目的等)

7 c" ^; s1 w+ y. n1 i1
母材尺寸的设置
1 Q$ ?% H- k/ C6 q7 d马氏体系、铁素体系不锈钢：拉拔断面收缩率15%~35%
保护表面，加工性

(拉拔断面收缩率)
奥氏体系不锈钢：拉拔断面收缩率小于15%
抑制导磁率UP

2
母材表面状态
/ h' Q% H3 W3 E5 m酸洗后应无残存的铁磷，酸洗应形成水溶性皮膜等包覆层
$ e1 o* v( c$ z" r, U+ T# \保护表面、确保耐蚀性，保护拉拔模
* N  v1 O8 p' e" l2 u+ ~5 X
+ L$ T: S2 s( {' i1 F3 V& ?& [. f3
拉拔模
模具
" v4 t1 |2 S( h! i超硬合金模
( o) x9 ~4 r9 }* D% G2 `# q标准

涂层模（超硬合金+FiC，N涂层）
寿命长，修补困难

材质
金刚石模——有时用于约φ4以下的细径
寿命长，模具价格高

5 X5 @4 Y* l+ a% J' Z' s5 M3 _形状
入口角度：16~26o，定径区长度：孔径×0.3～0.５
* {' [. B$ Z. j. |确保模具寿命和平直度

4
拉拔润滑油
8 ?' G8 C' Y+ l$ Y% x2 C& w使用耐压度高的油
防止模具粘连

4 |7 V/ O+ F8 M# N0 V3 `" I# `0 \/ E; e5
' c7 Y/ ]8 v/ Q' X9 b9 M0 ZSpcnner矫直机
喷嘴形状：材料适用于线（面）接触的喷嘴曲线（nozzle curre）
0 s' h5 w+ e& v. T提高表面质量

提高平直度
1 a8 l( v0 A: y( `, c
6
& t' O9 y1 _4 x( R2 K" L( j抛光矫直机
圆盘形状：设定合适的圆盘角度和形状的应用
提高表面质量

喷嘴形状：材料适用于线面接触的喷嘴曲线
提高表面质量

7
* c. ]2 r- ]5 e! h7 z辊矫直机
$ \0 X% e% x# }$ {辊形状、辊角度、加压力，尺寸和平直度也应注意
提高平直度
  h7 d# A0 g$ S1 b6 p
导板材质：铜合金或硬质尼龙的应用
3 R" \8 z- }8 n5 t; z防上螺旋缺陷

4 w: P  e7 m) K: g2 {+ e
/ [) e2 m+ |  n. ^; v) u) y* V◆用无心研磨机制造磨削品的方法
(1)设备概要
2 N. ~9 F0 C6 V/ w5 \- d2 c: [
无心研磨机是采用研磨砂轮除去钢棒表层的表皮，制造尺寸精度、正圆度和表面良好，并且表面无缺陷的高质量的银亮钢棒的加工设备。图2表示无心研磨机的外 观。材料插入研磨砂轮与调整轮之间，一边在刮刀上旋转，一边进行磨削。2~ 4m 长的材料按照调整轮的周速度旋转，由于调整轮有3~5°的倾斜，故一边 旋转一边不断前进。在这种状态下，与调整轮相对的研磨砂轮以高速磨削材料的圆周部。
图2 无心研磨机
, T/ r' ?7 x" S) i" A
(1) 加工方法
; c* N4 c9 g: t7 J! S9 ^$ y表3表示用无心研磨机加工不锈钢时为保证其表面质量而必须注意的地方。其中，选择磨削砂轮和磨削油及送进速度尤为重要。
表3　用无心研磨机加工不锈钢的注意点
项 目 加 工 注 意 事 项 备考(目的等)

1磨削规格与通过次数 磨削规格(例): 考虑生产率、合格率、
8 D1 [- Q; p0 Y5 M9 D, X: M" \φ2~7 70μ/直径、 母材缺陷深度进行设计
6 C/ K# t0 ~  m! O/ Kφ7~9 80μ/直径
φ9~13 100μ/直径、 通过次数： 原则上1次
) a9 G) n( ~# ?! t  k# `φ13~25 120μ/直径、
' c8 q4 l! J8 B8 n. I; t0 h, Q) ?# G
2 磨削砂轮 砂轮种类
% M6 @2 F- m, R6 ?+ c2 E磨料：GC（碳化硅系）、粒度：#80~100
7 a7 G/ }0 N' b/ [7 D! K考虑生产率、表面光洁度后选定
2 a3 j- E( S8 o
结合剂：B（热固性树脂）或V（陶瓷的）

修 整
希望低速修整
/ l, D& e+ X, V- l# ~# W, |# s# p  W保证表面质量

3
, F: T1 O  Y! l. g: Q6 o磨削油
4 t, N7 h" h9 _$ y表面使用好的乳状水溶性磨削油
* o& J! B* A; X4 M0 K! O考虑生产率、加工缺陷，表面质量后选定
$ o8 M8 g1 f2 Z7 {# M8 W
1 x: `* V4 r+ h$ t" E4
芯高调整
1 ^; E! d! u( A6 h% m7 e& d设定合适的高度。[材料中心线高度=砂轮中心线高度+（材料直径×1/4），可按此高度调整。为了改善表面光洁度可稍微设置高些]。
过高：发生振动

; X4 o# R1 G/ g1 T（刮刀高度）
6 `" N3 F- a, p, b过低：发生等幅应变椭圆

/ F( {. J5 P1 s5
刮刀材质
奥氏体系：铜合金（安普科合金）
可有效防止螺旋缺陷
, i4 W3 n  m  M0 p" g
) c/ X/ o0 Q0 c马氏体、铁素体系：超硬合金
磨损很少

. S9 b( ^6 Z  I& E8 s( _7 F6
送进速度
. h( x$ o9 Z% K6 _+ e# ^) @送进速度（例）：φ3 8~12米/分、φ6 7米/分
# d+ Y: R9 E6 [6 I1 ]6 P9 f考虑生产率、表面光洁度、尺寸公差后设定。

φ8 6米/分

（注：低送进速度F，表面光洁度，尺寸精度稳定）
5 ?5 ^/ E$ j) C, a, T' B
5 r6 ~4 E' T# L
% q/ ~. @* V/ W' c/ \◆拉拔品和磨削品的质量
用上述加工方法得到银亮钢棒的制品质量见表4，另外，采用特殊管理，可制造比表4中质量更优良的产品。
" z8 l) c- T- P1 H2 U表4　不锈钢银亮钢棒制品的质量（本公司标准品例）
项 目 拉 拔 品 磨 削 品
. `" o7 k/ B  C" i/ t) a
* _) K: T+ @; G% D; c) |+ T+ o, z标准尺寸公差 H9 (φ6+0－0.030、φ12+0－0.043)mm h7(φ6+0－0.012、
' H0 j7 x1 L5 I$ A
φ12+0－0.018)mm
1 i+ O' x" b3 W6 K
真圆度 尺寸公差在30%以内 尺寸公差在30%以内
* B* H4 d- m9 L- b( @' t
产品长度、公差 2000～4000 +20～0mm 2000～4000 +20～0mm

平直度 偏差值最大0.15mm/400mm 偏差值最大0.10mm/400mm
9 j! I+ I/ J, Y
$ Y- H5 y* r* k( o+ K表面光洁度 Rz (10点平均高度) φ6 5.0μ以下 Ry (最大高度)

- A7 ~- i; r$ U6 ?+ zφ10 7.0μ以下 φ1～20 3.2μ以下

6 N# b% [1 ]  n  D$ G* ~表面缺陷 深度0.07mm以内 无