Влияние факторов на поверхностные свойства обработанной поверхности
На наклеп поверхностного слоя влияют элементы режима резания, геометрические параметры режущего инструмента и степень его изношенности, свойства материалов инструмента и детали, охлаждение зоны резания и др. Параметры наклепа поверхностного слоя находятся в тесной взаимосвязи с интенсивностью адгезионного взаимодействия материалов инструмента и детали, коэффициентом трения на задней поверхности инструмента и интенсивностью его износа. Влияние скорости резания Влияние скорости резания на наклеп поверхностного слоя сложное, и пути этого влияния многообразны. Скорость резания определяет скорость пластической деформации поверхностного слоя. С повышением скорости деформации происходит рост предела прочности при растяжении и предела текучести конструкционных материалов. Повышение предела текучести снижает пластичность материала детали и наклеп. Скорость резания влияет на продолжительность контакта задней поверхности резца с обрабатываемой деталью. При большой скорости резания деталь проходит через зону контакта, не получив того наклепа, который она могла бы получить при малой скорости резания и более продолжительном контакте. Скорость резания изменяет нормальную и касательную нагрузки и коэффициент трения на задней поверхности инструмента. Повышение этих величин будет способствовать увеличению наклепа, так как при отсутствии контактных нагрузок и трения на задней поверхности наклеп обработанной поверхности был бы невозможен. Скорость резания изменяет ширину пластической зоны (зоны стружкообразования) и положение ее начальной границы относительно вершины резца и линии среза. При повышении скорости резания до оптимальной пластическая зона сужается и глубина ее распространения ниже линии среза уменьшается, что снижает наклеп. Скорость резания влияет на степень развития нароста или застойной зоны и характер обтекания и подминания металла из зоны стружкообразования в сторону задней поверхности. Нарост увеличивает действительный радиус округления режущей кромки и способствует повышению наклепа. Скорость резания влияет на интенсивность процесса разупрочнения. При пластическом деформировании в поверхностных слоях осуществляются наклеп и разупрочнение. С повышением температуры и степени деформации скорость протекания процесса разупрочнения, происходящего в результате рекристаллизации, возрастает. Повышение температуры резания способствует увеличению интенсивности процесса разупрочнения и уменьшению наклепа. Скорость резания влияет на отношение скорости деформации поверхностного слоя к скорости процесса рекристаллизации (разупрочнения). Разупрочнение осуществляется с некоторой конечной скоростью, которая зависит от температуры и степени деформации. Если скорость деформации превосходит скорость рекристаллизации, то будет наблюдаться явление частичного наклепа металла, несмотря на то, что деформация будет происходить при температуре, превышающей температуру рекристаллизации. Скорость резания способствует самозакаливанию поверхностного слоя и наклепу при фазовом превращении вследствие нагрева поверхностного слоя до температур, превышающих температуру критической точки. Скорость резания изменяет температуру поверхностного слоя и характеристики пластичности материала детали при этих температурах. Для многих конструкционных материалов в некотором диапазоне температур наблюдается охрупчивание (провал пластичности), выражающееся в снижении относительного удлинения и поперечного сужения. При обработке материалов резанием повышение температуры контакта до температуры, соответствующей максимальному охрупчиванию, будет способствовать снижению наклепа, а при дальнейшем повышении температуры наклеп увеличивается, так как пластичность в этом случае возрастает. Таким образом, наклеп, наблюдаемый на обработанной поверхности детали, определяется совместным действием рассмотренных факторов. Таким образом, при работе на скоростях резания, соответствующих минимуму коэффициента трения обеспечиваются одновременно и наименьшая интенсивность износа инструмента и наименьшая глубина и степень наклепа обработанной поверхности. Главным фактором, определяющим коэффициент трения на задней поверхности инструмента и параметры наклепа поверхностного слоя, является температура резания (контакта), т. е. скорость резания и толщина срезаемого слоя (подача) выступают, в основном как температурные факторы. Зависимость глубины и степени наклепа от скорости резания для многих материалов (углеродистых и легированных сталей, жаропрочных сталей и сплавов, титановых сплавов) является экстремальной с точкой минимума в области оптимальной температуры контакта. Температура контакта для заданной пары твердый сплав-материал детали, являющаяся оптимальной по интенсивности износа инструмента, оптимальна и по основным характеристикам качества поверхностного слоя. Зависимости могут быть монотонно убывающими, монотонно возрастающими или носить экстремальный характер. Характер этих зависимостей определяется скоростями резания и изменением средней температуры контакта, при изменении подачи — относительной оптимальной температурой. Резание на оптимальных скоростях резания обеспечивает наименьшее изменение физико-механических свойств обрабатываемого металла в поверхностном слое (как по глубине, так и интенсивности). Влияние подачи Глубина и степень наклепа определяются средней температурой контакта, а скорость резания и подача выступают главным образом как температурные факторы. При работе на постоянной скорости и переменной подаче зависимости могут иметь различный характер, определяемый температурой в зоне резания. Влияние геометрических параметров режущего инструмента и его износа На условия стружкообразования в основном влияет передний угол. При изменении угла у от +15° до – 15° глубина наклепа Н увеличивается почти в 3 раза, степень наклепа возрастает с 22 до 35%, что связано с изменением положения (поворотом) начальной границы пластической зоны (или зоны стружкообразования), повышением относительного сдвига и сопротивления движению стружки по передней поверхности. Увеличение радиуса округления режущего лезвия ρ повышает наклеп поверхностного слоя при всех подачах, особенно при ρ больше толщины среза. Существенно влияет на наклеп увеличение износа резца по задней поверхности через изменение силового фактора, повышение продолжительности пластического деформирования каждого участка обработанной поверхности и изменение температуры в зоне контакта. Влияние свойств материала детали Стали и сплавы, обладая различными прочностными и пластическими свойствами, по-разному упрочняются при обработке на металлорежущих станках. Более пластичные и упрочняемые при деформации материалы, как правило, при обработке резанием имеют и больший наклеп. При многофазной структуре больший наклеп получают те структурные составляющие, которые более склонны к деформации и упрочнению. Влияние свойств материала инструмента Интенсивность пластической деформации поверхностного слоя зависит от трения на поверхностях инструмента. Поэтому факторы, влияющие на характеристики трения, должны способствовать изменению наклепа обработанной поверхности. Марка инструментального материала в широком диапазоне скоростей резания значительно влияет на коэффициент трения на задней поверхности инструмента. Таким образом, на наклеп поверхностного слоя влияет марка инструментального материала. Инструментальный материал с меньшей склонностью к адгезионному взаимодействию с материалом детали обеспечивает меньший коэффициент трения по задней поверхности, менее интенсивно изнашивается и формирует поверхность с меньшей глубиной и степенью наклепа. Правильным выбором марки инструментального материала можно регулировать не только интенсивность износа инструмента, но и качество обработанной поверхности.
Контрольные вопросы: 1. Каково влияние факторов на упрочнение поверхностного слоя? 2. Перечислите методы измерения характеристик поверхностного слоя, дайте им развернутую характеристику. 3.Определите влияние параметров режима резания на состояние поверхностного слоя детали. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|