Физические явления при резании металлов

Резание металлов является сложным процессом, который сопровождается рядом физических, а в некоторых случаях и химических явлений. Познание физической сущности процесса резания имеет большое практическое значение, так как оно дает возможность управлять этим процессом, обеспечивая максимально возможную производительность обработки деталей и заданное качество их поверхностей.
Металлы и их сплавы состоят из поликристаллов, которые представляют собой совокупность кристаллитов (кристаллов, имеющих неправильную геометрическую форму). В свою очередь кристаллиты состоят из отдельных атомных ячеек. Расстояние между атомами в разных плоскостях различно, поэтому кристалл анизотропен.
Слой металла обрабатываемой заготовки, подлежащий удалению, в процессе срезания подвергается деформациям. При обработке пластичных металлов, например стали, снимаемый слой испытывает упругую деформацию, которая быстро переходит в пластическую. Доля упругой деформации по сравнению с пластической невелика. Чем предел текучести ат ниже предела прочности ав, тем большей будет пластическая деформация. При обработке хрупких металлов, например чугуна, отделение срезаемого слоя может произойти и без пластического деформирования в результате упругой деформации и отрыва. Таким образом, при резании пластичных металлов преобладают пластические деформации, а при резании хрупких — упругие.
Понятия хрупкость и вязкость — условные. Например, при понижении температуры и увеличении скорости приложения нагрузки возможен переход металла из вязкого состояния в хрупкое. В этом случае пластическая деформация при разрушении металла может быть незначительной.
При пластическом деформировании изменяется форма, размер кристаллита и межатомные расстояния, нарушается равновесие атомных сил. Все это приводит к напряженному состоянию материала и к изменению его свойств: увеличению твердости и уменьшению вязкости, в результате чего металл становится более хрупким (явление наклепа).
Процесс пластической деформации сопровождается тепловыделением. Большая часть механической энергии, затрачиваемой на деформацию материала, превращается в тепло, и лишь незначительная ее часть переходит в потенциальную энергию искаженной кристаллической решетки.
Вследствие образования тепла при пластическом деформировании наступает отдых (частичное восстановление механических свойств благодаря устранению искажений решетки) или рекристаллизация (процесс восстановления структуры, которая была до пластической деформации). Отдых и рекристаллизация появляются при определенной для каждого металла температуре, в зависимости от температуры плавления. Например, для конструкционной углеродистой стали температура отдыха 473-573 К, температура начала рекристаллизации 723 К. У конструкционной легированной стали силы сцепления между атомами больше, а поэтому и температура рекристаллизации выше. Например, для жаропрочной стали на никелевой основе температура рекристаллизации составляет около 1273 К. Если при пластической деформации температура выше температуры рекристаллизации, наклепа не будет. Таким образом, пластическая деформация может сопровождаться конкурирующими процессами: наклепом (упрочнением) и отдыхом или рекристаллизацией (разупрочнением).
В процессе резания возникает трение между стружкой и передней поверхностью инструмента, задней его поверхностью и обрабатываемой деталью. Это оказывает отрицательное влияние на износ инструмента. От трения в значительной мере зависит величина сил резания. Оно является одной из причин образования нароста. При трении может произойти адгезия, проявляющаяся в слипании стружки с передней поверхностью инструмента.
Компоненты среды, в которой происходит резание, вступая в химические реакции с обрабатываемым и инструментальным материалами, могут образовывать химические соединения (окислы, нитриды, гидриды), которые играют большую роль в износе инструмента, а также изменяют свойства обрабатываемого материала.
При сравнительно высоких температурах может возникать диффузионный процесс, при котором происходит взаимное растворение обрабатываемого и инструментального материалов. В результате диффузии изменяется химический состав и структура поверхностных слоев контактирующих материалов.
При определенных условиях в процессе резания появляются вибрации (вынужденные и автоколебания).
Все эти физические и химические явления играют значительную роль в процессе резания. Мера их отрицательного влияния может быть снижена за счет правильного выбора свойств инструментального материала, параметров режима резания, геометрических параметров инструмента, состава смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и др.

Курс обучения из 8 уроков вот лови ссылку занятия цигун в спб. Листы из нержавеющей стали можно купить здесь.
загрузка...

Похожие сообщения

Написать комментарий

Комментариев нет коммент.

Написать ответ


[ Ctrl + Enter ]