【摘 要】
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核电安全、稳步发展不仅可以推动国家能源产业的持续发展,也有利于国计民生,随着核反应堆的退役,大量不锈钢制备的管道等零部件需要拆除解体,同时退役产生的废旧金属需要切割成规定尺寸进行熔炼处理,待解控去污后实现循环使用。而不锈钢属于典型的难加工材料,其加工硬化现象严重、切屑易粘结以及刀具易磨损等加工特点使得目前使用的圆锯刀较早地失去切削能力,不仅切削效率低,而且失效刀具的增多也加大了解控去污的工作量。基
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核电安全、稳步发展不仅可以推动国家能源产业的持续发展,也有利于国计民生,随着核反应堆的退役,大量不锈钢制备的管道等零部件需要拆除解体,同时退役产生的废旧金属需要切割成规定尺寸进行熔炼处理,待解控去污后实现循环使用。而不锈钢属于典型的难加工材料,其加工硬化现象严重、切屑易粘结以及刀具易磨损等加工特点使得目前使用的圆锯刀较早地失去切削能力,不仅切削效率低,而且失效刀具的增多也加大了解控去污的工作量。基于废物最小化原则,圆锯刀不仅需要具备长时间切削的能力,减少因刀具报废而产生的二次污染,同时,为了满足不同场合对切削的要求,还需要选用合理的切削用量使刀具在保证切削效率的前提下具有一定的经济性。本文基于目前事核领域放射性污染金属解控去污及再循环利用的环保企业切割废旧金属的条件,以市售Al Cr N涂层圆锯刀为研究对象,薄Ti N涂层圆锯刀和M2未涂层圆锯刀作为对比,采用选定4种切削方案,即主轴转速选用75 r/min时,进给量选用75 mm/min和118 mm/min;主轴专速选用118 r/min时,进给量选用75 mm/min和118 mm/min,进行干切削316L不锈钢的试验。结果表明:(1)切削速度对圆锯刀干切削316L不锈钢的耐用度影响最大。在4种切削方案中,Al Cr N涂层圆锯刀耐用度最好,薄Ti N涂层圆锯刀次之,M2未涂层圆锯刀较差,且在主轴转速为75 r/min,进给量为118mm/min时,两种涂层圆锯刀切削寿命相差不大。(2)根据齿高降低量与切削工件数量的关系分析Al Cr N涂层圆锯刀和薄Ti N涂层圆锯刀在4种切削方案种的磨损规律,发现切削速度较低时,刀齿磨损以磨粒磨损为主,切削速度较大时,还会出现氧化磨损和粘结现象。(3)通过试验现象,结合涂层与基体的结合强度、表面形貌、元素分析以及4种方案下刀具磨损规律,阐述了Al Cr N涂层圆锯刀、薄Ti N涂层圆锯刀干切削的磨损机理。并从刀具最大耐用度和经济性角度论述了三种圆锯刀在4种方案中对316L不锈钢切削适用性。(4)选取工件表面粗糙度、工件数量、齿高降低量为评价指标建立了模糊评价模型,在4种方案中Al Cr N涂层圆锯刀综合性能最好。(5)使用DEFORM有限元分析软件模拟了不同结构参数的Al Cr N涂层圆锯刀干切削316L不锈钢过程,通过仿真结果,选取圆锯刀厚度、刀具前角、后角作为正交试验的因素,设计正交试验,发现刀具后角为32°,前角为6°,圆锯刀厚度为1.5 mm,切削力最小;圆锯刀厚度为2 mm,前角为2°、刀具后角为30°时,切削温度最小。
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