Обрабатываемость магния и его сплавов. Из всех конструкционных материалов, применяемых в машиностроении, магний обладает наиболее высокой обрабатываемостью. Скорость износа инструмента очень низкая, так как магний и его сплавы имеют низкую температуру плавления. Температура на поверхности раздела инструмент - заготовка низкая, поэтому токарную обработку можно проводить со скоростями резания 20 м/с и более.
Небольшое значение силы резания определяется низким пределом текучести магния при сдвиге и малой площадкой контакта на передней поверхности инструмента в широком диапазоне скоростей резания. Низкая пластичность магния и его сплавов приводит к образованию элементной стружки, легко разделяемой на короткие отдельные сегменты. Поэтому удаление стружки не вызывает сложности даже при очень высоких скоростях обработки.
Для резания можно применять стальные или твердосплавные инструменты, при этом качество поверхности получается хорошим при низких и высоких скоростях обработки. Недостатком обрабатываемости магния является воспламеняемость мелкой стружки, что влечет за собой опасность возникновения пожара.
Обрабатываемость алюминия и его сплавов. Эти сплавы обладают хорошей обрабатываемостью, так как температура плавления алюминия низкая, и возникающая при резании температура не достигает высоких значений. Высокая стойкость инструмента может быть получена при обработке большинства алюминиевых сплавов со скоростями резания до 10 м/с твердосплавными инструментами и 5 м/с инструментами из быстрорежущей стали.
Высокий износ инструмента является проблемой только при обработке силумина, в котором имеются твердые зерна кремния размером до 70 мкм. Большие кристаллиты кремния увеличивают скорость износа инструмента и снижают допустимую скорость резания (1,6 м/с). Значительное влияние частиц кремния большого размера обусловлено тем, что они способствуют возникновению высоких напряжений и температуры на режущей кромке. Механическая обработка высококремнистых силуминов является одной из областей применения алмазных инструментов.
Как правило, силы резания при механической обработке алюминиевых сплавов низкие. Однако при обработке технически чистого алюминия возникают высокие силы резания, обусловленные большой поверхностью контакта на передней поверхности инструмента и толстой стружкой. В зоне пластического течения происходит схватывание стружки с поверхностью инструмента и разрушение образовавшихся связей. Эта зона является основным источником тепловыделения, способствующим повышению температуры инструмента и его износу. В этом отношении алюминий отличается от магния, но аналогичен многим другим чистым металлам.
Основной проблемой, влияющей на обрабатываемость алюминия, является отвод стружки из зоны резания. При точении алюминия и некоторых его сплавов образуется прочная сливная стружка, которая опутывает резец, что требует остановки станка для ее удаления. В сверлах, метчиках и многих типах фрез сходящая стружка может привести к забиванию стружечных канавок или пространства между зубьями, что часто вызывает необходимость изменения конструкции инструмента для обработки алюминия.
Обрабатываемость меди и ее сплавов. Силы резания, возникающие при обработке чистой меди, очень велики. В основном они вызваны большой площадью контакта на передней поверхности инструмента, приводящей к образованию небольшого угла сдвига и к толстой стружке. По этой причине медь считается одним из наиболее труднообрабатываемых материалов. Например, при сверлении глубоких отверстий силы резания настолько велики, что вызывают разрушение сверла. Дополнительными проблемами при механической обработке меди являются низкое качество обработанной поверхности и высокая прочность сливной стружки, трудно поддающейся удалению.
Обрабатываемость меди может быть улучшена за счет холодного пластического деформирования и легирования. В результате холодного пластического деформирования заготовки происходит увеличение угла сдвига и образование более тонкой стружки. Минимальные силы резания отмечаются в сплавах с высоким содержанием цинка. Однако для упрощения удаления стружки и повышения качества поверхности при обработке латуни обычно в качестве добавок в процессе ее получения вводят свинец в количестве 2…9 % по массе. При этом образуется тонкая стружка, разделяющаяся на очень небольшие части, легко поддающиеся уборке, и скорость износа инструмента уменьшается. Поэтому заготовки из латуни можно обрабатывать без остановки станка для смены инструмента или уборки стружки.
Обрабатываемость технически чистого железа и его сплавов. При обработке железа, стали и чугуна, имеющих высокую температуру плавления, проблемы обрабатываемости приобретают наиболее важное значение. Теплота, выделяющаяся при обработке резанием этих материалов, становится определяющим фактором, накладывающим ограничения на скорость съема металла, работу инструмента и, следовательно, на стоимость механической обработки.
Технически чистое железо, подобно алюминию и меди, является материалом с плохой обрабатываемостью. Силы резания выше, чем при обработке меди, однако быстро уменьшаются с увеличением скорости резания.
Обрабатываемость конструкционных сталей в значительной степени зависит от способа выплавки и технологии последующей обработки.
Конверторные стали, отличающиеся высоким содержанием серы и фосфора, обрабатываются значительно лучше, чем стали, выплавленные в мартеновских и электрических печах, в которых Р и S меньше. Обрабатываемость спокойных сталей с контролируемым размером зерна выше, чем кипящих и полуспокойных. Холоднокатаная углеродистая сталь с содержанием углерода до 0,3% имеет лучшую обрабатываемость, чем горячекатаная.
Значительное влияние на обрабатываемость сталей оказывает структура заготовки после закалки, отпуска и отжига. Наилучшей обрабатываемостью обладает перлит. Низко- и среднеуглеродистые стали должны иметь структуру феррита и пластинчатого перлита. Высокоуглеродистые стали всегда должны иметь структуру зернистого перлита, даже если это приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности.
В инструментальных легированных и быстрорежущих сталях содержание легирующих элементов весьма велико, что резко ухудшает их обрабатываемость и увеличивает шероховатость обработанной поверхности. Наилучшей структурой заготовок из инструментальной стали, является зернистый перлит с равномерно распределенными мелкими карбидами. Такую структуру получают тщательной проковкой заготовок со сфероидизирующим отжигом.
Пониженная обрабатываемость коррозионностойких, жаростойких, жаропрочных сталей и сплавов определяется рядом особенностей их механических и теплофизических свойств. Например, жаростойкие и жаропрочные стали аустенитного класса отличаются высокой степенью упрочнения при превращении срезаемого слоя в стружку. Все жаропрочные стали и сплавы обладают низкой теплопроводностью, что затрудняет отвод теплоты из зоны резания, повышает температуру резания и интенсивность изнашивания инструмента.
При механической обработке большинства жаропрочных сталей и сплавов образуется элементная стружка, вызывающая значительное колебание силы резания. Последнее приводит к возникновению вибраций, что увеличивает изнашивание инструмента.
Обрабатываемость коррозионностойких сталей может быть улучшена отжигом и отпуском, в результате которых происходит выделение из твердого раствора карбидов, снижающих предел прочности. Обрабатываемость жаропрочных деформируемых сплавов на никелевой основе возрастает после закалки, вследствие растворения высокодисперсных интерметаллических соединений.
Обрабатываемость чугунов зависит от количества и формы содержащегося в них углерода. Чем больше в чугуне связанного углерода, тем обрабатываемость хуже. Вследствие малой пластичности и низкой склонности к упрочнению чугуна силы при его резании меньше, чем при обработке стальных заготовок с литой макроструктурой на ферритной основе. При этом механическая обработка чугуна сопровождается образованием элементной или суставчатой стружки.
При одинаковой твердости обрабатываемость чугуна с шаровидным графитом выше, чем с пластинчатым, что связано с более высокой пластичностью высокопрочного чугуна и образованием при резании суставчатой стружки. Обрабатываемость чугунов ухудшается при повышении содержания фосфора и при наличии молибдена, марганца, хрома, связывающих углерод и способствующих образованию карбидов. Повысить обрабатываемость чугунов можно специальной термической обработкой: графитизирующим отжигом и отжигом, сфероидизирующим графит.
Обрабатываемость титановых сплавов. Эти сплавы имеют очень низкую теплопроводность, меньшую, чем у жаропрочных сталей и сплавов. Коэффициент теплопроводности в 5 - 6 раз меньше, чем, например, у углеродистой стали40. Низкая теплопроводность и малая площадь контакта на передней поверхности инструмента приводят к высоким температурам резания.
Титановые сплавы не склонны к наростообразованию, что в сочетании с малым коэффициентом трения способствует снижению шероховатости обработанной поверхности. Стружка при резании большинства сплавов имеет суставчатое или элементное строение. Значительно хуже обрабатываются заготовки с литой макроструктурой, а также заготовки, которые получили примеси азота, кислорода и водорода. Допустимая скорость резания при точении таких сплавов ниже, чем при механической обработке заготовок с деформированной макроструктурой и с меньшим содержанием примесей.
Особенностью титановых сплавов является то, что термической обработкой не удается существенно повысить обрабатываемость заготовок, полученных ковкой или прокаткой.
Обрабатываемостью резанием называется свойство металлов изменять форму и размеры под действием режущего инструмента. При обработке резанием чистота поверхности изделия зависит от обрабатываемости (хорошей, удовлетворительной и др.) металла. Обрабатываемость резанием зависит от твердости, прочности и пластичности металла. С понижением пластичности обрабатываемость резанием обычно улучшается.
Дата добавления: 2015-09-12; просмотров: 12 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |