Файл: Макаров, А. Д. Износ инструмента, качество и долговечность деталей из авиационных материалов учебное пособие.pdf

повышением ав (НВ) наблюдается рост силы Рг и количества теп­ лоты резания. Так, зависимость количества теплоты резания от зв обрабатываемых сталей при v = пост, выражается как

2.Содержание углерода в стали как фактор, изменяющий раз­ меры сечений потоков, по которым отводится тепло из зоны реза­ ния (плоскость скалывания и зона контакта стружки с передней поверхностью резца). С повышением содержания углерода стали размеры сечения тепловых потоков уменьшаются, что повышает температуру резания и действует в сторону снижения У0.

3.Увеличение содержания углерода в стали изменяет интен­ сивность тепловых потоков (мощность теплового источника, при­ ходящуюся на единицу площади, которую он занимает) по услов­ ной плоскости скалывания qCKи передней поверхности qn.

Расчеты показали, что с увеличением содержания углерода стали интенсивность тепловых потоков дск и qn возрастает. Зависимость между интенсивностью тепловых потоков по плос­ кости скалывания qCK и передней поверхности qn и пределом прочности при растяжении ав при V = пост, может быть выражена формулами

<7ск = С 2ов'68 <Эж'см2сек,

(10.13)

qn = C3a°,9G doicjcM2ceiс,

168

теплопроводность, что уменьшает отвод тепла из областей, при­ мыкающих к изнашиваемым участкам режущего инструмента.

.Это повышает температуру резания и действует в сторону снижения

Vo-

Таким образом, с увеличением содержания углерода в стали все факторы (1, 2, 3, 4) действуют в сторону снижения оптималь­ ной скорости резания.

Для исследованных сталей с увеличением содержания угле­ рода оптимальная скорость резания закономерно снижается от '490 м/мин (для электротехнической стали Э) до 127 м/мин (для инструментальной стали У12А).Зависимость оптимальной скоро­

(от 13,6 до 12,8 мв).

Расчетные методики определения оптимальной скорости реза­

30—40% и поэтому пока не могут заменить стойкостных исследо­ ваний и нуждаются в дальнейшем уточнении и совершенствовании.

Интенсивность износа инструмента honn при оптимальной скорости резания, как известно, является одной из важнейших характеристик обрабатываемости металлов резанием.

Влияние химического состава углеродистых сталей на величину

\п0 может осуществляться следующими основными путями:

1.С увеличением содержания углерода в стали происходит рост ее прочностных свойств и твердости,повышается содержание карбидов, обладающих повышенным абразивным действием, увеличивается истирающая способность стали, что ведет к повыше­ нию абразивного износа инструмента.

2.Увеличение содержания углерода в стали приводит (при

•постоянной температуре) к увеличению прочности адгезионных связей на срез, а также к уменьшению отношения HJH2контакт­ ных твердостей инструментального и обрабатываемого материа­ лов, так как твердость углеродистых сталей увеличивается с повышением содержания углерода в широком диапазоне темпера­ тур. Это вызывает повышение интенсивности адгезионного из­ носа инструмента.

1G9

По данным [21, 231, с повышением твердости обрабатываемого материала растут'напряжения в точках схватывания инструмен­ тального и обрабатываемого материалов, что приводит к возраста­ нию вероятности отрыва частиц инструментального материала.

3.С повышением содержания углерода в стали уменьшаются интенсивность деформации срезаемого слоя (относительный сдвиг ё) и наклеп обработанной поверхности, что действует в сторону уменьшения интенсивности износа.

4.С увеличением содержания углерода стали оптимальная скорость резания ]/„ снижается, следовательно, снижается и скорость образования новых поверхностей. Это должно снижать интенсивность диффузионного износа инструмента, так как наи­ более высокая скорость диффузионного взаимодействия наблю­ дается в начальный период.

5.Увеличение содержания углерода в стали (до 0,8— 1,2%) увеличивает скорость растворения вольфрама твердого сплава [23], что повышает интенсивность диффузионного износа инструмента.

6. Изменение содержания углерода в стали должно вызвать изменение нормальных и касательных нагрузок и коэффициентовтрения на задней поверхности. Это не может не найти отражения в изменении интенсивности износа инструмента.

Естественно, что при повышении содержания углерода в ста­ ли интенсивность износа инструмента будет определяться сово­ купным действием рассмотренных факторов.

С увеличением содержания углерода в стали факторы 1, 2, 5 (в диапазоне оптимальных скоростей резания) действуют в сторо­ ну повышения интенсивности износа инструмента, а факторы 3,4 и 6— в сторону снижения интенсивности износа.

Необходимо отметить, что при высоких температурах резания величина контактных напряжений, отношение контактных твердо­ стей и другие условия силового взаимодействия в контактных сло­ ях не оказывают превалирующего влияния на темп износа ин­ струмента. Решающее влияние на износ оказывает интенсивность диффузионных явлений.

Данные, представленные на рис. 10.3, подтверждают это. С увеличением содержания углерода в стали происходит рост силы резания Р7 и оптимальной температуры 0 О. Ширина контакта стружки с передней поверхностью резца с, интенсивность дефор­ мации срезаемого слоя е, коэффициенты трения [х и jx' снижаются.

Величина же оптимального износа hO30 изменяется при этом немонотонно (рис. 10.3). Для ст. 10 величина h030 выше, чем для стали Э и ст. 20. Это объясняется повышенной пластической деформацией срезаемого слоя данной стали (происходит рост е, с, Pz. |а) и усиленным действием фактора 3.

170

Для эвтектоидной стали У8А величина h030 уменьшается по сравнению со сталью 45, несмотря на повышение прочностных свойств. Т. Н. Лоладзе [23] также наблюдал меньший износ ин­ струмента при резании эвтектоидной стали по сравнению со ста­ лями 10 и 40. Это, по-видимому, связано с понижением скорости обезуглероживания твердого сплава, что уменьшает интенсив­ ность износа.

Представленные данные по обрабатываемости резанием угле­ родистых сталей показывают, как важно проводить комплексные систематические исследования характерных групп обрабатывае­ мых материалов. Это позволит в дальнейшем накопить фактиче­ ский материал для разработки рекомендаций по регулированию и прогнозированию обрабатываемости новых материалов.

Обрабатываемость жаропрочных сплавов на никелевой основе

Применительно к жаропрочным сплавам на никелевой основе обрабатываемость в основном зависит от тех химических элемен­

дует отнести титан и алюминий, которые в конечном счете опре­ деляют уровень прочностных свойств при высоких температурах.

Рассмотрим некоторые результаты исследования влияния хи­ мического состава и механических свойств сплавов ЭИ437А, ЭИ437БУ, ЭИ617, ЭИ826, ЭИ929 и ЭП220 на их обрабатывае­ мость при чистовом точении резцом ВК6М [25].

Известно [9, 10], что никель, составляющий основу жаро­ прочных сплавов, не оказывает значительного влияния на обра­ батываемость. Введение в сплав таких элементов, как вольфрам и молибден в пределах 2—3%, также большого влияния на обра­ батываемость не оказывает. Однако увеличение молибдена в сплаве сверх указанного выше количества существенно упроч­ няет твердый раствор и существенно ухудшает обрабатываемость. Наиболее же сильное влияние на обрабатываемость сплавов данной группы оказывают титан и алюминий. Титан и алюминий обра­ зуют с никелем интерметаллидную у'-фазу— Ni3(Ti, А1), играю­ щую основную роль в упрочнении никельхромистых жаропрочных сплавов. Повышение суммарного содержания титана с.алюминием приводит к значительному увеличению количества упрочняющей у'-фазы в сплаве. Количество упрочняющей у'-фазы в рассматри­ ваемых сплавах находится в пределах 11-н45% [26, 27]. Такое существенное изменение количества у'-фазы не может не ска­ заться на обрабатываемости сплавов.

Анализ экспериментальных данных показывает (рис. 10.4 и 10.5), что с увеличением суммарного содержания титана с алю­ минием, а следовательно, и упрочняющей у'-фазы наблюдается

171