Главная | Обратная связь

Сведения из физики твердого тела

Резание материалов – это сложный процесс, протекающий при высоких температурах, скоростях, давлении. Снимаемый слой подвергается упругим и пластическим деформациям, что в свою очередь сопровождается структурными изменениями, течением и разрушением снимаемого слоя, трением, большой усадкой стружки, образованием нароста на режущем инструменте. Большие изменения претерпевают обработанная поверхность изделия, в подповерхностном слое которого возникает остаточное напряжение различных знаков и интенсивности, наклеп. Все это определяет физико-механические свойства поверхностного слоя детали и срок ее службы в машине.

Металлы и сплавы имеют кристаллическую структуру, с правильным расположением атомов в узлах пространственной решетки, которая состоит из ряда параллельных кристаллографических плоскостей, отстоящих друг от друга на определенном расстоянии.

Плотность расположения атомов различна в различных плоскостях кристалла. Подобное строение называется анизотропным, т.е. в разных направлениях кристалла неодинаковые физико-механические свойства (твердость, прочность, тепловое расширение, электрическое сопротивление).

Отдельные зерна в виде кристалла с неправильной огранкой называют кристаллитами.

Всякие металлы представляют собой совокупность кристаллов – поликристалл. Кристаллы в нем ориентируются различно. Но средние физико-химические свойства в разных направлениях могут быть одинаковыми. Но если в результате пластической деформации в структуре металла создается одинаково направленная ориентация кристаллов (текстура), то появляется типичная анизотропия свойств. Этим пользуются для получения определенных физических свойств в необходимых направлениях. Также происходит и при резании пластичных материалов, где снимаемый слой в результате его деформации преобразуется в форму стружки с резко выраженной текстурой. Плоскостями скольжения обычно является плоскости с наиболее плотным расположением атомов.

Идеальные кристаллы представляют собой бесконечную совокупность атомов, периодически расположенных в пространстве. В реальном кристалле решетка разделяется на блоки размером см, повернутые относительно друг друга на небольшие углы. Они имеют несовершенства строения: точечные, линейные, поверхностные и объемные дефекты. Эти дефекты играют важную роль в определении свойства кристаллов и в поведении поликристаллических тел под нагрузкой. Точечные дефекты (вакансии) возникают при удалении одного атома из узла решетки.

Совокупность нескольких вакансий составляют линейные дефекты – дислокации. Они нарушают правильное чередование атомных плоскостей в кристалле. Дислокации образуются в процессе кристаллизации или пластического деформирования, концентрации напряжений. Дислокации могут быть статическими и динамическими. Движение и размножение дислокаций приводит к пластической деформации, а их взаимодействие в основном определяет совокупность механических свойств материалов.