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

рентгенографируя образец после каждого электролитического снятия определенной толщины наклепанного слоя. Снятие слоев и последующее рентгенографирование выполняется до тех пор, пока на рентгенограммах (дебаеграммах) не появятся четкие реф­ лексы недеформированной структуры исходного металла (рис. 12.4).

Этот метод обладает рядом преимуществ: 'несложностью эк­ сперимента, наглядностью, возможностью одновременно про­ следить изменение размеров блоков. Основной недостаток— ви­ зуальная оценка, точность которой зависит от четкости рефлек­ сов на рентгенограммах сердцевины образца.

Для количественной оценки и графической интерпретации полученных данных необходимо фотометрирование полученных рентгенограмм.

Исследование по второму методу производится на приборе УРС-50ИМ. В этом случае дифракционная картина регистрирует­ ся пересчетным и счетно-усредняющим прибором с автомати­ ческой записью рентгенограмм на ленте самописца (рис. 12.5). После получения дифракционных линий измеряется их ширина В по формуле

В '' (12.3)

где 5— площадь, ограниченная профилем линии и линией фона; h — высота максимума линии.

На основании экспериментальных данных строятся графики изменения ширины линии в зависимости от глубины снятого слоя (см. рис. 12.3). Та глубина, на которой стабилизируется ширина линии, и принимается за глубину наклепа. Рассмотренный ме­ тод позволяет устанавливать наличие малой пластической дефор­ мации (до 1 %) и дает хорошую воспроизводимость результатов.

Удаление поверхностного слоя производится методом элек­ тролитического полирования, который обеспечивает равномер­ ность снятия металла, стабильность во времени и хорошее ка­ чество поверхности, позволяющее помимо рентгенографирования проводить измерение микротвердости. Состав электролита:

222

Рис. 12.5. Типичное изменение линии (331) по мере удаления

для определения глубины наклепанного слоя имеет следующий вид:

где Q— усадка стружки; у — передний 'угол.

Формула (12.4) справедлива, когда отношение s/£ < 0 ,3 ..

Технологические факторы, влияющие на глубину и степень наклепа

Наклеп поверхностного слоя в значительной степени зави­ сит от многих технологических факторов — элементов режима резания, геометрических параметров инструмента и состояния его режущего лезвия, свойств инструментального и обрабатываемого матерйалов,-вида смазывающе-охлаждаклцих жидкостей и•'схемы охлаждения й д р .

223

Влияние скорости резания. Скорость резания может влиять на наклеп, выступая в качестве различного фактора [6, 7].

1. Скорость резания как фактор, определяющий скорость

2. Скорость резания как фактор, изменяющий продолжитель­ ность контакта задней поверхности резца с изделием. При боль­ шой скорости резания поверхность детали проходит через зону контакта, не получив того наклепа, который она могла бы полу­ чить при малой скорости резания и более продолжительном кон­ такте.

3. Скорость резания как фактор, изменяющий величину

удельной нормальной qN и касательной q? нагрузки и величину коэффициента трения на задней поверхности инструмента р/.

Повышение величин i7N, qF, р/, очевидно, будет способствовать повышению наклепа, т. к. при отсутствии контактных нагрузок и трения на задней поверхности наклеп обработанной поверхно­ сти был бы невозможен.

4.Скорость резания как фактор, изменяющий ширину плас­ тической зоны (зоны стружкообразования) и положение ее на­ чальной границы относительно вершины резца и линии среза. При повышении скорости резания до некоторой величины проис­ ходит сужение пластической зоны и уменьшение глубины ее рас­ пространения ниже линии среза. То и другое действует в сторо­ ну уменьшения наклепа.

5.Скорость резания как температурный фактор, изменяющий степень развития нароста или застойной зоны и характер обте­

кания и подмятия металла из зоны стружкообразования в сто­ рону задней грани. Нарост увеличивает действительный радиус округления режущей кромки и тем самым способствует повыше­ нию наклепа.

6. Скорость резания как температурный фактор влияет на изменение интенсивности процесса разупрочнения. При плас­ тическом деформировании в поверхностных слоях металла проис­ ходят два одновременно протекающих процесса: наклеп и раз­ упрочнение. С повышением температуры и степени деформации скорость протекания процесса разупрочнения, происходящего за счет рекристаллизации, возрастает. Повышение температурь? резания способствует повышению интенсивности процесса разу­ прочнения и уменьшению наклепа.

7. Скорость резания как фактор, изменяющий величину от­ ношения скорости деформации поверхностного слоя к скоростц процесса рекристаллизации (разупрочнения). Разупрочнение про-

224

исходит с некоторой конечной скоростью, которая зависит от температуры и степени деформации. Если скорость деформации превосходит быстроту рекристаллизации, то будет наблюдаться явление частичного наклепа металла, несмотря на то, что дефор­ мация будет происходить при температуре, превышающей темпе­ ратуру рекристаллизации.

8.Скорость резания как температурный фактор, способствую­ щий самозакаливанию поверхностного слоя и наклепу при фазо­ вом превращении, вследствие разогрева поверхностного слоя до температур, превышающих температуру критической точки Асз.

9.Скорость резания как фактор, изменяющий температуру поверхностного слоя и характеристики пластичности 6 и б обра­ батываемого материала при этих температурах. Для многих кон­ струкционных материалов в некотором диапазоне температур наблюдается охрупчивание (провал пластичности), выражающее­ ся в снижении относительного удлинения о и поперечного суже­

ния При обработке материалов резанием повышение темпера­ туры контакта до температуры, соответствующей максимально­ му охрупчиванию, будет способствовать снижению наклепа, а дальнейшее повышение температуры должно действовать в сто­ рону повышения наклепа, т. к. пластичность в этом случае по­ вышается.

Таким образом, наклеп, наблюдаемый на обработанной по­ верхности детали, определяется совокупным действием рассмот­ ренных факторов. Назовём условно диапазон скоростей резания до оптимальных — первым диапазоном, а диапазон скоростей выше оптимальных — вторым.

В первом диапазоне при повышении скорости резания фак­ торы 1—6 и 9 действуют в сторону снижения наклепа, поэтому глубина и степень наклепа должны снижаться. При дальнейшем повышении скорости резания (выше оптимальной) ряд факторов (4, 5), способствующих в первом диапазоне скоростей снижению наклепа, прекращает свое действие и могут начать действие фак­ торы 7 и 8, способствующие повышению наклепа. Факторы 3 и 9 (трение и пластичность материала) при переходе скорости реза­ ния через оптимальное значение меняют направление своего дей­ ствия на наклеп поверхностного слоя, т. к. скорость, соответст­ вующая минимуму коэффициента трения на задней поверхности резца, и температура максимального охрупчивания примерно совпадают с оптимальной температурой контакта. Следовательно, повышение скорости резания выше оптимальной должно приводить к увеличению наклепа.

Таким образом, анализ физических причин, приводящих к изменению наклепа при изменении скорости резания в широ­

минимума в области оптимальных скоростей резания. Приведен­ ные на рис. 12.6-^12.8 экспериментальные зависимости парамет-

Рис. 12.6. Влияние скорости резания на глубину и степень наклепа, ин­ тенсивность износа инструмента и температуру резания при точении стали ЭИ654 резцом В Кб

ров наклепанного слоя от скорости резания действительно пока­ зывают, что функции hc — f (и) и N = f (о) экстремальны. С по­ вышением скорости резания при точении стали ЭИ654 и сплава ЭИ437БУ на всех подачах глубина и степень наклепа первона­ чально снижаются, достигают минимума при некотором значении скорости резания, а затем повышаются. Минимумы глубины и сте­ пени наклепа для всех подач имеют примерно одинаковые значе­ ния, причем чем больше подача, тем меньше скорость резания, которой соответствует указанный минимум наклепа. Характер­ ным является то, что наименьшие значения глубины и степени наклепа наблюдаются в области оптимальных по интенсивности износа инструмента скоростей резания. Таким образом, между интенсивностью износа инструмента и наклепом обработанной поверхности наблюдается тесная взаимосвязь. Наличие мини­ мума наклепа обработанной поверхности является весьма важ-

226

Рис. 12.7. Влияние скорости резания на глубину и степень наклепа и температуру контакта при точении стали ЭИ961 резцом Т15К6

Рис. 12.8. Влияние скорости резания на характеристики наклепа при то­ чении сплава ЭИ437БУ резцом ВК6М (определено рентгеноструктурным методом по изменению ширины линии (331)

ным свойством оптимальных скоростей резания, так как для повышения ресурса и эксплуатационной надежности деталей из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов весьма важно из­ бегать образования наклепа при механической обработке [8, 9].' Наличие минимума наклепа подтверждается как исследо­ ванием наклепа методом замера микротвердости, так и рентге­ ноструктурным методом (рис. 12.8 и-12.9). Необходимо отметить, что значения глубины наклепанного слоя, определённые рентге-