ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МАТЕРИАЛА ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ
При резании поверхностный слой обрабатываемой детали пластически деформируется и изменяются его физико-механические свойства: - повышаются все характеристики сопротивления пластической деформации (пределы прочности и текучести, твердость и микротвердость); - понижается пластичность (относительное удлинение и поперечное сужение); - появляются упругие искажения кристаллической решетки, что создает препятствия перемещению дислокаций; - изменяется форма и ориентация зерен и образуется текстура; - появляются трещины внутри зерен и между ними; - снижается плотность материала; - повышается омическое сопротивление; - изменяются усталостная прочность и износостойкость; - снижается коррозионная стойкость. Повышение прочностных свойств и твердости металла при его пластическом деформировании называют наклепом. Хотя пластическая деформация поверхностного слоя может характеризоваться многими показателями, чаще всего физико-механические свойства материала поверхностного слоя оцениваются тремя основными показателями: 1) степенью наклепа поверхностного слоя ΔНv, вычисляемой как отношение разности наибольшей микротвердости наклепанного слоя Нvни микротвердости ненаклепанного материала (сердцевины) Нvс к Нvс ΔНv= (4.22) 2) глубиной наклепанного слоя hн; 3) величиной, характером распределения и знаком остаточных внутренних напряжений, действующих в поверхностном слое детали. Исследования пластически деформированного поверхностного слоя при резании показывают, что между степенью наклепа и его глубиной существует связь: hн≈ k·ΔHv. (4.23) где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств материала детали и условий резания. При несвободном резании острым резцом глубина наклепа h=S· (4.24) где Ф — угол сдвига; φ — главный угол в плане. Зависимость справедлива при S / t < 0,3. В большинстве случаев расчетная глубина наклепанного слоя удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными. Остаточные напряжения и наклеп являются следствием действия сил резания, нагрева материала обрабатываемой детали и структурных превращений. Для металлического инструмента остаточные напряжения в поверхностном слое большинства конструкционных материалов образуются главным образом под действием силового поля. Температура имеет второстепенное значение. При обработке хрупких материалов остаточные напряжения — сжимающие, а при обработке пластичных материалов — чаще всего растягивающие. При высокотемпературном режиме (обработка жаропрочных и жаростойких материалов) остаточные напряжения формируются вследствие высокой температуры поверхностного слоя и являются всегда растягивающими. Рис. 4.18 Остаточные напряжения и микротвердость поверхностного слоя материала На рис. 4.18 представлена эпюра изменения остаточных напряжений по нормали к обработанной поверхности. В слое толщиной 1—4 мкм (зона I) действуют сжимающие напряжения. В зоне II, протяженность которой зависит от режима резания и переднего угла инструмента, действуют растягивающие напряжения. Протяженность зоны II в 10 и более раз превосходит размеры зоны I, и поэтому состояние поверхностного слоя определяют характер и величина напряжений в зоне II; в зоне III действуют сжимающие напряжения, уравновешивающие действие остаточных напряжений первых двух зон. Распределение величины остаточных напряжений и микротвердости по глубине поверхностного слоя представлено на рис. 4.19. Наличие растягивающих напряжений в поверхностном слое ухудшает его качество, так как при этом снижается усталостная прочность; если остаточные напряжения превысят предел прочности материала обрабатываемой детали, это может привести к образованию поверхностных трещин.
Главным фактором, определяющим параметры наклепанного слоя, остаточные напряжения и параметры тонкой структуры материала поверхности детали, является скорость резания. На рисунке 4.20 представлены результаты экспериментальных исследований влияния скорости резания на остаточные напряжения и степень наклепа при токарной обработке.
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1018)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |