ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ИЗНОСА ИНСТРУМЕНТОВ
Износ режущего инструмента есть результат трения стружки о переднюю поверхность инструмента и его задней поверхности об обработанную поверхность. Это весьма сложный процесс, протекающий при высоких температурных и контактных нагрузках. По сравнению с износом деталей в машинах при резании удельные давления выше в 300...400 раз, а температура - в 15...20 раз. Кроме того, при резании износ происходит на очень малых площадках контакта, верхние слои которых могут испытывать пластические деформации. Различают четыре основных вида износа режущих инструментов: 1) механический; 2) адгезионный; 3) диффузионный; 4) химический (окислительный). Механический (абразивный) износпроисходит в результате резания - трения твердых включений инструментального и обрабатываемого материалов (упрочненные частицы нароста, карбиды, нитриды, интерметаллиды (химические соединения металлов с металлами, например, CuAl2, MgZn2, Al2CuMn) и др.) о переднюю и заднюю поверхности инструмента. Особенно много указанных включений находится в чугунах, а также в высоколегированных сталях и сплавах. Например, в алюминиевых сплавах этими частицами являются высокотвердые частицы кремния. При черновой обработке отливок это могут быть остатки формовочного песка, заполняющие раковины отливок и действующие как абразивный материал. В наибольшей степени механический износ проявляется при работе инструментов из быстрорежущих сталей и наблюдается в виде царапин, канавок и других микронеровностей на передней и задней поверхностях инструмента. В меньшей степени механический износ наблюдается на твердосплавных инструментах из-за более высокой твердости и износостойкости твердых сплавов. Адгезионный износ является результатом действия сил адгезии, т.е. сил межмолекулярного взаимодействия ювенильных (химически чистых, очищенных от окислов) свежеобразованных поверхностей стружки и заготовки при их контакте с поверхностями инструмента в процессе совместного трения. Рассмотрим контакт двух трущихся поверхностей, сжимаемых силой Р (рис. 6.5). В точках 1...5 их фактического соприкосновения возникают связи - «мостики», которые при скольжении одной поверхности относительно другой разрываются. Вслед за ними возникают новые связи, которые затем также разрываются и т.д. При этом разрушение происходит, прежде всего, по менее прочному обрабатываемому материалу. Однако время от времени разрушается и инструментальный материал. Причем, если это быстрорежущая сталь, то разрушение происходит в результате появления при высокой температуре в тончайших контактных слоях стали усталостных микротрещин. Адгезионному износу быстрорежущих сталей также способствует динамическая рекристаллизация, снижающая их прочность.
У твердых сплавов отделение частиц износа обычно происходит по границам зерен карбидов, по менее прочной кобальтовой связке, объем которой с ростом температуры резания за счет выгорания уменьшается. Характерным признаком адгезионного износа является ячеистый (в виде мелких ямок) вид изношенной поверхности инструмента (рис. 6.6). С повышением температуры резания прочность адгезионных связей ослабляется, размеры отдельных частиц износа уменьшаются и поверхность износа становится более ровной. Диффузионный износпроисходит в результате взаимного переноса (диффузии) атомов контактирующих инструментального и обрабатываемого материалов. Скорость диффузионных процессов зависит от подвижности атомов, которая, в свою очередь, определяется температурой резания. Диффузия становится заметной при температуре резания свыше 800...900°С, т.е. в области применения твердых сплавов и СТМ. При резании твердосплавными инструментами материалов на основе железа наиболее быстро диффундирует углерод, имеющий наименьший радиус атомов, и значительно медленнее кобальт, вольфрам и титан. В результате поверхность твердого сплава обезуглероживается. При этом в твердый сплав проникает железо, ухудшающее его структуру. Вследствие таких структурных превращений в тонких поверхностных слоях инструмента происходит охрупчивание и разупрочнение твердого сплава до такой степени, что отдельные участки этих слоев разрушаются и уносятся обрабатываемым материалом и стружкой.
Химический (окислительный) износпроисходит за счет окисления при высоких температурах трущихся слоев благодаря высокой проникающей способности кислорода и ускоренного его соединения с ювенильными поверхностями стружки и инструмента. Образовавшиеся окисные пленки очень хрупки и поэтому легко разрушаются, оголяя нижеследующие слои, которые в свою очередь также окисляются и подвергаются разрушению. Окислительное изнашивание наступает обычно при температуре резания, равной 700...900°С. У твердых сплавов наиболее быстро окисляется кобальтовая связка, при разрушении которой нарушается монолитность сплава, ослабляется связь между зернами карбидов титана и вольфрама. Окислительный износ можно существенно уменьшить или даже предотвратить за счет применения в качестве смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) инертных газов: азота, аргона и гелия.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (514)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |