Читайте также:
|
|
Тепловой баланс процесса резания
Методы измерения температур в зоне резания
Влияние различных факторов на температуру в зоне резания
А) Влияние элементов срезаемого слоя
Б) Влияние геометрических параметров инструмента
В) Влияние физико-химических свойств обрабатываемого материала
Тепловой баланс процесса резания
Теплота, возникающая в процессе резания, влияет на стойкость инструмента и его износ, на качество обрабатываемой поверхности, изменяет механические свойства обрабатываемого материала, коэффициент трения на передней и задней поверхностях, усадку стружки и т.п.
Русские исследователи Н. Н. Саввин (1910г.) и Я. Г. Усачев (1915г.) установили, что при резании почти вся механическая энергия, затрачиваемая на деформирование, разрушение и трение, переходит в тепловую. Не более 1% работы резания затрачивается на образование поверхностей, обладающих иной потенциальной энергией, чем энергия элементов внутри заготовки и стружки:
Арез=Ауп+Апл+Атр+Адис
где Ауп – работа упругого деформирования;
Апл – работа пластического деформирования;
Атр – работа трения;
Адис – работа диспергирования (образование новых поверхностей)
Исследования тепловых явлений при механической обработке металлов сложно из-за высоких контактных (инструмент-стружка) давлений и температур в зоне резания. Поэтому используемые электрические и математические методы определения температур дают только относительные представления о температурных явлениях при резании.
Приближенно количество образуемой теплоты в единицу времени (Дж/с) будет
Q=PzV
(сила на скорость)
Тепловой баланс процесса резания можно записать в виде (рис. 6)
Q1+Q2+Q3+Q4=q1+q2+q3+q4
где Q1 – Q4 – теплота, полученная соответственно в результате деформации срезаемого слоя, трения по передней поверхности, трения на задней поверхности и деформации поверхностного слоя заготовки;
q1 – q4 – теплота, отводимая соответственно в стружку, резец, заготовку и в окружающую среду.
Рис.6. Схема распространения тепловых потоков
Количественное выражение уравнения теплового баланса зависит от физико-химических свойств материалов заготовки и инструмента, геометрических параметров режущего инструмента, режимов резания и условий обработки. Например, при резании различных конструкционных материалов и сплавов наибольшее количество тепла уходит со стружкой, а в процессе шлифования - в деталь. При резании жаропрочных и титановых сплавов, имеющих плохую теплопроводность и низкие коэффициенты температуропроводности, значительное количество тепла концентрируется в контактной зоне или переходит в режущий инструмент.
Количество образующейся и отводимой отдельными элементами теплоты изменяется с изменением скорости.
В процессе длительной обработки происходит накопление теплоты в заготовке и резце, приводящее к повышению средней температуры. Так, если t° стружки при V=3,33 – 12,5 м/с примерно 400 – 450° С, то при этих же условиях температура резания (температура поверхности соприкосновения стружки с резцом) = 800° С, а средняя t° резца за 20 мин работы достигает только 220° С. Температура заготовки зависит от ее массы, продолжительности резания и других факторов.
Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 46 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |