Дислокационный механизм стружкообразования

При отделении стружки около вершины режущей части клина инструмента появляется микротрещины, которые перерастают в макротрещины. Причины возникновения этих трещин – растягивающие или сжимающие напряжения, которые могут быть вызваны гидростатическим напряжением, изгибающим моментом, наличием поверхности сдвига и др.

Схема развития трещины при резании:

1. Около передней поверхности инструмента образуются микротрещины в направлении вектора скорости.

2. Повышается сила резания и развивается ведущая подвижная трещина.

3. Возникает напряжение изгиба.

4. Уменьшается сила резания и отделяется элемент стружки по поверхности резания.

5. Зачищается поверхность резания.

По одной из теорий появления микротрещины – это резкое увеличение плотности дислокаций, связанных с ростом пластических деформаций и возникновением растягивающих напряжений.

При анализе пластически деформированной зоны ранее рассматривался процесс отделения стружки по одной или семейству плоскостей сдвига. Современный подход к процессу стружкообразования использует теоретические положения механики сплошных сред, физики твердого тела, электронную микроскопию. Объясняется стружкообразование течением материала обрабатываемой детали во всей пластически деформируемой зоне резания с учетом особенностей пластической деформации в различных ее точках.

Теория дислокаций рассматривает процесс пластической деформации, как результат движения и размножения дефектов кристаллической решетки деформируемого материала, важнейшими из которых являются линейные дефекты – дислокации. Таким образом, дислокации – это вид несовершенства кристаллической решётки.

Пластическая деформация протекает в результате зарождения множества дислокационных полос скольжения, их перемещения и торможения. Каждая полоса скольжения – это локальная область материала с повышенной плотностью определенным образом ориентированных и взаимосвязанных дислокаций. При пластической деформации одни части кристалла соскальзывают как целое относительно других соседних частей. Поверхность, вдоль которой происходит скольжение, часто является плоской и поэтому называется плоскостью скольжения. В реальных кристаллах всегда существует нарушение идеальной структуры, что предопределяет их пластические свойства.

Металлы имеют следующие структуры кристаллов:

1. Кубическая структура.

2. Гранецентрированная кубическая структура.

3. Объёмно-центрированная кубическая структура.

В металлических кристаллах смещение происходит лишь вдоль определённых кристаллических плоскостей. В большинстве случаев, направление скольжения совпадает с направлением наиболее плотной упаковки атомов.

Концепция дислокаций была введена в физику Прандтлем и Делингером. В 1934 г. Тейлор, Орван, Поляни высказали идею, что сдвиги в плоскости скольжения происходят в результате движения дислокаций.

По Киттелю, модель возникновения дислокаций выглядит следующим образом: дислокации представляют собой линейные дефекты кристаллической структуры, положение которых указывается вертикальной атомной полуплоскостью в верхней половине кристалла.

По В.Н. Подураеву: дислокации оказывают двоякое воздействие на прочность металла и на сопротивление его процессу резания.

Возрастание количества дислокаций, т.е. искажений кристаллической решетки до определенного предела, ведет к резкому снижению прочностных качеств материала. Минимальная прочность определяется плотностью дислокаций 10⁷…10⁸ на 1см², что характерно для отожженных металлов, обладающих, как известно, хорошей обрабатываемостью резанием.Однако при определенной концентрации дислокации, взаимодействуя между собой и с препятствиями в кристаллической решетке других видов, повышают прочность металлов.

Дата добавления: 2015-07-26