Пластическое течение стружки в условиях схватывания

Ввиду того, что большинство опубликованных исследований по механической обработке базируется безоговорочно на классической модели трения на поверхности раздела инструмент — заготовка, данные о наличии схватывания требуют пересмотра почти всех аспектов теории резания. Мы привыкли думать о схватывании как об условии, при котором относительное перемещение прекращается, как в случае схватывания подшипника или поршня в цилиндре. Перемещение прекращается вследствие того, что прикладываемая сила недостаточна для срезания металла в местах схватывания; при большей силе происходит тяжелое разрушение. Однако при резании металла необходимо привыкнуть к тому, что относительное перемещение продолжается в условиях схватывания. Инструментальные материалы имеют высокий предел текучести, позволяющий избежать разрушения под действием очень высоких напряжений, обусловленных условиями схватывания.

При скольжении относительное перемещение может считаться происходящим на поверхности, являющейся границей раздела двух тел. Перемещение происходит на поверхности раздела, так как сила, необходимая для пластического деформирования точек контакта, намного меньше силы, необходимой для деформирования одного из двух тел. В условиях схватывания уже нельзя предполагать о наличии относительного перемещения на поверхности раздела, так как сила, необходимая для преодоления сцепления и соединения, обычно превышает силу сдвига смежных слоев металла. Относительное перемещение в условиях схватывания влечет за собой обширный сдвиг объема менее прочного из двух тел в зоне конечной толщины, лежащей либо непосредственно возле поверхности раздела, либо на некотором удалении от нее в зависимости от создаваемых напряжений.

В сечениях по стружке и в сечениях инструмента при мгновенном прекращении процесса резания обычно видна зона интенсивной деформации, расположенная возле поверхности раздела, за исключением условий, при которых имеет место скольжение. На рис. 3.14 видна зона деформации, расположенная возле поверхности резца при обработке стали с высокой скоростью резания. Толщина этой зоны часто не превышает 25—50 мкм, и напряжения в этой области во много раз превышают напряжения в условной плоскости сдвига. За счет этого происходит значительное изменение или полное превращение обычной структуры обрабатываемых металлов и сплавов. Поведение материала заготовки в этой зоне больше напоминает поведение чрезвычайно вязких жидкостей, чем обычных твердых металлов. Поэтому для описания характера процесса применяется термин «зона пластического течения». Как видно из рис. 3.14, четкая граница, отделяющая зону пластического течения от тела стружки, отсутствует, а имеется постепенный переход. Фактически картина пластического течения вблизи режущей кромки и на поверхностях резца является характеристикой обрабатываемого металла или сплава и условий резания. Картина пластического течения и градиент скорости в материале заготовки, приближающийся к нулю на поверхности раздела инструмент — заготовка, являются основой модели относительного перемещения в условиях схватывания, заменяющей классическую модель трения при скольжении.