Наростообразование

При образовании сливной стружки на передней поверхности инструмента в области главного режущего лезвия, задерживается часть обрабатываемого металла и образуется наслоение виде клина, треугольника.

Я.Г.Усачев в 1915 г. назвал эти слои металла наростом и впервые провел его металлографические исследования. Структура нароста отличается от структуры исходного металла и представляет собой сильно деформированные зерна, вытянутые в виде тонких слоев металла, имеющих значительно большую твёрдость, чем исходный металл.

Я.Усачев пришел к выводу, что нарост – это застойная зона, которая образуетсяво время деформации срезаемого слоя металла вследствие неблагоприятной формы режущей части инструмента.

В 1950 профессор А.И.Исаев предложил трактовку нароста не как застойную зону металла, а как заторможенную зону металла.

Образование застойной зоны обусловлено особенностями напряженного состояния металла в срезаемом слое и не связанно с силами трения на передней поверхности, а образование заторможенной зоны наоборот вызывает значительные силы трения между стружкой и передней поверхностью инструмента.

Известно, что передняя поверхность инструмента имеет микронеровности и процесс резания сопровождается большими давлениями. В прирезцовой зоне под воздействием выделившегося тепла часть металла разогревается и становится пластичной, что приводит к увеличению площади контакта между внутренней стороной стружки и передней поверхностью инструмента, имеющей неровности.

В начале процесса резания деформированный метал, будучи сцеплен с неровностями передней поверхности инструмента, затормаживается и не перемещается относительно передней поверхности. Течение металла в стружку идет как бы по заторможенному слою и при этом преодолеваются силы внутреннего трения обрабатываемого металла.

При некоторых условиях резания в срезаемом слое металла создается такое состояние (температура, давление, напряжения), что внутреннее трение значительно возрастает, заторможенный слой начинает расти, непрерывно питаясь из зоны деформации. Это и есть нарост, непрерывно обтекаемый стружкой.

Таким образом, образование нароста объясняется тем, что касательные напряжения, вызванные в стружке силами трения, оказываются большими, чем прочность металла стружки на сдвиг. Поэтому стружка около корня разрушается, а некоторый слой металла остается соединенным с передней поверхностью инструмента. Слои металла последовательно наращиваются друг на друга, пока нарост достигает размеров, максимально возможных при данных условиях.

Согласно исследованиям М.И. Клушина,М.Б. Гордона и В.С. Симкина нарост- это агрегатное состояние металла из продуктов взаимодействия обрабатываемого, инструментального материала и окружающей среды. При резании твердосплавными инструментами нарост включает сильно деформированный обрабатываемый материал, окислы и карбиды материала инструмента и кобальта, входящего в твердый сплав.

Строение нароста:

основная часть – «третье тело», прочно соединенное с поверхностью инструмента, на которое наращиваются слои сходящей стружки;

остальные части нароста имеют иное происхождение и являются частью застойной зоны;

«третье тело» - частицы, образующиеся в зоне контакта двух трущихся тел, отличающихся от них составом и свойствами.

При интенсивном схватывании обрабатываемого и инструментального материалов и высоком пределе прочности на сдвиг в зоне вторичных структур, сформированных в застойной зоне, может происходить трансформация застойной зоны или части ее в нарост.

как отдельным элементом, так и всей системой, для получения конкретного результата обработки.

Подураев В.Н. а) 20 м/мин; б) 40 м/мин; в) 100 м/мин. Точение. Ст 40.

Процесс образования нароста включает 4 стадии:

1. Образование заторможенного слоя.

Условия: высокое давление, достаточные температуры, химически чистые (ювенильные) поверхности.

Результат: адгезионное схватывание, прочное соединение между инструментом и обрабатываемым металлом.

2. Обтекание стружкой заторможенных слоев, наращивание новых слоев до максимальных величин нароста чему способствуют шероховатости контактирующих слоев.

3. Реакция металла с кислородом воздуха и его диффундирование в поверхностные слои металла. Окисные пленки уменьшают трение между стружкой и поверхностью нароста, слои укорачиваются, нарост приобретает клиновидную форму.

4. Частичное разрушение нароста.

Размеры нароста зависят от соотношения сил трения между стружкой и передней поверхностью инструмента, от сил сопротивления сдвигу обрабатываемого и инструментального материалов. Чем больше сила трения превышает силу сцепления, тем больше размеры нароста.

В зависимости от условий резания В.С.Перепелкиным и В.С.Симкиным, предложена классификация форм нароста в виде треугольника, трапеции, прямоугольника различных видов. Частота срывов нароста от 50…200 с^-1, а его твёрдость 2..4 раз больше исходного материала.

а) треугольная,

б) с большими γ,α,

в) трапецеидальная, прямоугольная, γ мал,

г) близкая к треугольной.

Рис. Динамика изменения высоты нароста и деформаций в зоне резания

при сверлении стали 45 шнековыми сверлами /исследования Э.Дечко/.

Рис. Э.М. Дечко. Структура и микротвердость стали 45 в зоне резания

при сверлении (увеличение 400; 500 раз).

Рис. Э.М. Дечко. Зона резания при сверлении ст 45.

Рис. Э.М. Дечко. Микотвердость перлита и феррита в зоне резания при сверлении стали 45

Дата добавления: 2015-07-26