Perché l'acciaio inossidabile è difficile da lavorare

 

L'acciaio inossidabile è ampiamente utilizzato in macchinari, ingegneria chimica, trasformazione alimentare, attrezzature mediche e altri campi grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione, elevata robustezza e durata.Tuttavia, le sue proprietà metalurgiche e fisiche uniche lo rendono uno dei materiali più impegnativi per il taglio, la perforazione, il tappatura e altri processi di lavorazione.,La scarsa conducibilità termica, l'alta duttilità e la forte affinità del metallo formano un circolo vizioso che accelera il guasto degli utensili e compromette la qualità dell'elaborazione.Di seguito è riportata un'analisi dettagliata delle principali difficoltà e dei meccanismi connessi.

 

 

L'indurimento del lavoro (indurimento da deformazione) è l'ostacolo principale per l'elaborazione in acciaio inossidabile, ed è più evidente negli acciai inossidabili austenitici come 304 e 316.Durante il taglio, il metallo di fronte allo strumento di taglio subisce un'intensa deformazione plastica.che porta ad un drammatico aumento della durezza della superficiePer l'acciaio inossidabile austenitico, la deformazione plastica può anche innescare una trasformazione di fase martensitica.spingendo la durezza locale dall'originale HV 200 a oltre HV 500.

 

Se la profondità di taglio per il passaggio successivo è minore dello spessore dello strato indurito,il filo di taglio si strofinerà solo contro la superficie dura invece di tagliare in modo efficaceCiò accelererà drasticamente l'usura degli utensili, causerà vibrazioni di lavorazione e degraderà la finitura superficiale.In caso di perforazione e di estrazione, una velocità di alimentazione eccessivamente bassa o un'abitazione temporanea induriscono immediatamente la parete interna dei fori, e in casi gravi i rubinetti si bloccano o si rompono completamente.

 

 

L'acciaio inossidabile ha una conduttività termica molto inferiore a quella dell'acciaio al carbonio ordinario.mentre quella dell'acciaio inossidabile 304 è solo di circa 16 W/m·K, e l'acciaio inossidabile 316 è ancora inferiore.

 

Circa l'80% del calore generato durante il taglio del metallo viene normalmente trasportato dai trucioli.Una grande quantità di calore di taglio si accumula alla punta dello strumento, dove la temperatura può facilmente superare i 900 °C. Ciò provoca un forte usura da diffusione, usura da ossidazione e usura da adesione.Strumenti di taglio rivestiti subiranno rivestimento pelato sotto tali alte temperature.

 

Inoltre, il liquido di taglio è difficile da raggiungere nella zona di taglio e l'alta temperatura vaporizza immediatamente il liquido di raffreddamento formando un film di gas che indebolisce notevolmente l'effetto di raffreddamento e lubrificazione.Taglio a secco farà la punta dello strumento brilla rosso caldo, con conseguente forte riduzione della durata di servizio degli utensili.

 

 

L'acciaio inossidabile vanta un'elevata allungatezza e una plasticità superiore. A differenza dei materiali fragili che producono schegge frammentate, tende a formare schegge lunghe e continue a forma di nastro durante l'usinatura.Questi frammenti filamentosi sono simili al filo d'acciaio caldo e avvolgeranno gli strumenti di taglio e i pezzi da lavoro.

 

I frammenti lunghi graffiano la superficie finita dei pezzi da lavorare, bloccano il flusso del fluido di taglio e causano persino frantumi ai bordi degli utensili.Le patatine intricate costringono frequenti spegnimenti per la pulizia, il che riduce seriamente l'efficienza della produzione.

 

 

L'acciaio inossidabile mostra una forte affinità con i materiali degli attrezzi sotto elevate temperature e alta pressione durante il taglio.formando bordi costruiti.

 

I bordi costruiti continuano a crescere, a staccarsi e a riformarsi ripetutamente, cambiando costantemente l'angolo geometrico del taglio, portando a forze di taglio fluttuanti.Quando il margine costruito cade, si graffierà la superficie lavorata e sbucciare piccole particelle dal bordo dello strumento, causando micro-chipping del bordo di taglio.Questo problema è particolarmente evidente a medie e basse velocità di taglio.

 

 

 

Il coefficiente di espansione lineare dell'acciaio inossidabile austenitico è di circa 1,5 volte quello dell'acciaio al carbonio.rendendo difficile il controllo della precisione dimensionale nella finituraLe parti in acciaio inossidabile a pareti sottili sono particolarmente soggette a deformazioni termiche.

 

 

L'acciaio inossidabile martensitico e l'acciaio inossidabile a indurimento da precipitazione contengono particelle dure come i carburi.causare usura abrasiva degli attrezzi.

 

 

Gli acciai inossidabili duplessi (ad esempio, 2205) sono costituiti da due fasi: austenite e ferrite.Lo strumento di taglio sopporta carichi meccanici e termici alternativi ad alta frequenza, che inducono facilmente crepe termiche e frantumi da stanchezza sul bordo dell'utensile.

 

 

Tutti questi fattori interagiscono e formano un circolo distruttivo:La scarsa conduttività termica porta a temperature estremamente elevate alla punta dell'utensile → Le temperature elevate aggravano l'usura dell'adesione e l'usura della diffusione, blunting the cutting tool → Blunt tools increase cutting forces → Greater cutting forces intensify plastic deformation and work hardening of stainless steel → Cutting resistance and cutting heat rise further → Tools fail prematurely, e la qualità superficiale dei pezzi si deteriora.

 

Per ottenere una lavorazione stabile ed efficiente dell'acciaio inossidabile, i produttori devono rompere questo ciclo ottimizzando i materiali degli utensili, progettando parametri di taglio ragionevoli,miglioramento delle condizioni di raffreddamento e lubrificazione, e la selezione di strutture adeguate per la rottura dei chip.