Тепловые процессы в зоне резания

В процессе теплообмена при резании происходят различные виды теплообмена между компонентами, участвующими в работе: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность – процесс передачи тепловой энергии микрочастицами вещества (молекулами, атомами, электронами), движущимися со скоростями пропорциональными их температурам и переносящих энергию из более нагретых областей в менее нагретые.

Конвекция – перенос тепловой энергии путём перемещения некоторых объёмов жидкости или газа из области с одной температурой в область с другой температурой.

Тепловое излучение – процесс распространения теплоты электромагнитными волнами, который содержит двойное превращение энергии: тепловая энергия излучаемого тела

переходит в лучистую, а затем лучистая, поглощённая другим телом, переходит в тепловую.

Рис. Источники образования тепла и направления тепловых потоков.

Уравнение теплового баланса:

θ = θ_тп + θ_тз + θ_деф + θ_дисп = θ_стр + θ_дет + θ_ин + θ_ок.ср

Изменение температурного поля при нестационарной теплопроводности описывается уравнением Фурье:

Закон Ньютона-Рихмана (закон конвективного теплообмена):

Q = α·S(θ_s - θ₀)·τ

α – коэффициент теплоотдачи, Вт /(м² ·⁰С);

S – площадь поверхности, на которой происходит теплообмен;

θ_s – температура поверхности;

θ₀ – температура среды;

τ – время.

Влияние свойств обрабатываемого материала на температуру резания предопределятся тем, как они влияют на силу резания и на условия теплоотвода (теплопроводность материалов).

Наблюдается тенденция к увеличению температуры резания с повышением твердости, прочности и пластичности материала. Кроме того, необходимо учитывать микроструктуру материала. Например, для сталей температура резания выше при обработке зернистого перлита, чем при пластинчатом перлите. Структурные изменения материалов наблюдаются только в тончайших контактных слоях, толщина которых измеряется микронами.

Дата добавления: 2015-07-26