Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Пластическая и хрупкая прочность

Причиной выхода из строя режущих инструментов наряду с их износом может стать внезапная поломка или удаление большой части режущей кромки в результате скола или пластической деформации. Разрушение режущих инструментов бывает хрупкое и пластическое. Характер разрушения определяется свойствами инструментального материала и действующей на режущую кромку нагрузкой.

Способность инструментального материала сопротивляться пластической деформации называется пластической прочностью. Пластическое разрушение характеризуется течением тонких слоев инструментального материала преимущественно вдоль задней поверхности инструмента (рис. 38).

Под действием высокой температуры твердость и прочность инструментального материала в окрестности режущей кромки уменьшаются. Под действием больших нормальных сил происходит опускание вершины, а размягченный материал выпучивается со стороны задней поверхности (поверхности 1-3), поскольку лежащие ниже слои остаются сравнительно холодными и сохраняют исходную прочность.

 

Рис. 38. Пластическое разрушение режущего инструмента

 

Опускание вершины приводит к уменьшению фактического переднего угла, т.е. к дальнейшему увеличению силы резания. Выпучивание со стороны задней поверхности уменьшает действительный задний угол и приводит к увеличению площади контакта с обрабатываемой поверхностью и увеличению температуры. В связи с этим пластическое деформирование режущей кромки сопровождается катастрофически быстрым износом по задней поверхности.

Пластическая прочность характеризуется коэффициентом запаса прочности nm, зависящим от температуры в зоне резания:

,

где Ни – твердость инструментального материала в контактных слоях задней поверхности; Нд – твердость обрабатываемого материала в зоне условной плоскости сдвига.

На практике пластическое деформирование чаще всего наблюдается у инструментов из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, работающих с большими сечениями среза на повышенных скоростях.

Способность инструментального материала сопротивляться хрупкому разрушению, т.е. образованию сколов, выкрашиваний и т.п. называется хрупкой прочностью. При хрупком разрушении инструмента пластическая деформация мала по сравнению с упругой. Силы, вызывающие хрупкое разрушение, могут иметь механическую или термическую природу.

В зависимости от уровня нагрузки, ее характера и температуры в опасных местах возможно разрушение инструмента в связи с однократной перегрузкой, усталостью, трещинообразованием и т.п. В зависимости от размеров разрушений на режущей кромке различают: поломку – когда размер отдельной части существенно превышает длину контакта инструмента с деталью и стружкой; сколы – с размерами, близкими к длине контакта; выкрашивания – откалывание мелких участков режущей кромки.

Поломка инструмента чаще всего является результатом действия чрезмерно большой силы резания, вызывающей в инструментальном материале растягивающие напряжения, превышающие предел его прочности. При непрерывном резании этот вид разрушения происходит обычно при больших значениях подачи и низких скоростях резания. В случае использования напайного инструмента поломке способствуют остаточные напряжения, возникающие в результате пайки и заточки. Механически закрепляемые режущие пластины из хрупких твердых сплавов и режущей керамики могут ломаться в результате неправильно выбранной схемы их закрепления.

Сколы на режущей кромке появляются, как правило, в условиях прерывистого резания, т.е. в условиях строгания, фрезерования, а также при токарной обработке мелких деталей с высокими скоростями резания. Процесс прерывистого резания характеризуется тремя специфическими чертами: геометрическими условиями входа инструмента в заготовку, условиями его выхода из заготовки, а также циклическим изменением силовой и тепловой нагрузок.

При входе в заготовку инструмент испытывает удар, т.е. быстрое нарастание силы резания, сопровождаемое ростом напряжений в режущем клине. Тем не менее, многие исследователи считают, что сколы режущей кромки при входе происходят не в связи с броском силы резания, а в связи со случайным защемлением стружки между передней поверхностью инструмента и заготовкой. Для исключения возможности появления сколов при врезании следует обеспечить такие геометрические условия входа, при которых точки начального контакта с заготовкой располагаются по возможности дальше от режущей кромки.

Более опасным с точки зрения разрушения инструмента является момент его выхода из заготовки. При этом нагрузка на режущую кромку резко возрастает. Циклическое повторение этого процесса в течение определенного времени работы инструмента вызывает зарождение в режущем клине усталостных микротрещин, направленных параллельно режущей кромке.

За время прохождения инструмента по металлу происходит его нагрев теплом резания. Температурный градиент в сторону элементов узла крепления режущей пластины и корпуса является причиной возникновения термических напряжений. Циклическое изменение величины этих напряжений за период резания и движения по воздуху может вызвать зарождение микротрещин, направленных перпендикулярно режущей кромке.

Под действием механической и тепловой нагрузок продольные и поперечные трещины развиваются и пересекаются друг с другом. Так происходит ослабление режущей кромки, следствием которого являются сколы и выкрашивания.

Выкрашивания режущей кромки могут появляться также при встрече с твердыми включениями в обрабатываемом материале, в результате разрушения нароста, а также как следствие адгезионных контактных процессов. Чем меньше шероховатость контактных поверхностей, тем меньше склонность к выкрашиванию.

 




Дата добавления: 2015-09-12; просмотров: 24 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

Технологические аспекты наростообразования | Система сил в условиях свободного резания | Методы определения сил резания | Влияние различных факторов на составляющие сил резания | Методы измерения температур резания. Влияние различных факторов на уровень температур в зоне резания. | Виды износа режущего инструмента | Влияние различных факторов на износ и стойкость режущего инструмента | Физическая природа изнашивания | Очаги износа | Критерии затупления |


lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав