Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Обрабатываемость алюминия

03.11.2018

Алюминиевые сплавы в общем также высоко оцениваются по обрабатываемости по большинству критериев. Как и у магния, температура плавления алюминия (659° С) и его сплавов низкая, и возникающая при резании температура не бывает никогда достаточно высокой, чтобы повлиять на структуру термообработанных инструментов из быстрорежущей стали. Хорошая стойкость инструмента может быть получена при обработке большинства алюминиевых сплавов со скоростями резания вплоть до 600 м/мин твердосплавными инструментами и 300 м/мин инструментами из быстрорежущей стали. Скорости вплоть до 4500 м/мин применялись для специальных целей.

При работе инструмента изнашивается задняя поверхность, однако о подробном изучении механизма износа в литературе не сообщалось. Высокие скорости износа инструмента стали серьезной проблемой только при обработке некоторых алюминиевых сплавов. В структуре литейных алюминиевых сплавов (силуминах) 17—23% кремния, в которых содержание кремния выше эвтектического состава, имеются зерна кремния большего размера, вплоть до 70 мкм в поперечнике, в дополнение к тонко диспергированному кремнию в эвтектической структуре. Большие кристаллы кремния в значительной степени увеличивают скорость износа, даже когда обработка ведется твердосплавными инструментами. Эвтектические сплавы, содержащие 11—14% Si, могут быть обработаны со скоростью 300—450 м/мин при достаточной стойкости твердосплавного инструмента, однако присутствие зерен кремния большого размера может снизить допустимую скорость резания всего лишь до 100 м/мин. Сильное влияние частиц кремния большого размера обусловлено тем, что они способствуют возникновению высоких напряжений и температуры на режущей кромке. Сечение по изношенной режущей кромке твердосплавного инструмента после обработки алюминиевого сплава, содержащего 19% Si, показано на рис. 7.2. Слой кремния, прочно соединенный с изношенной поверхностью, свидетельствует о том, что большие кристаллы кремния вызывают адгезионный износ. Частицы кремния имеют высокую температуру плавления (1420° С) и высокую твердость (HV>400). Это служит доказательством того, что износ инструментов зависит не только от фаз, присутствующих в материале заготовки, но также от их размера и распределения. Мелкие частицы кремния в эвтектическом сплаве могут проходить режущую кромку, не вызывая большого повреждения инструмента. Механическая обработка высококремнистых силуминов является одной из областей применения алмазных инструментов и для разработанных в последнее время инструментов с алмазным покрытием.

Как правило, силы резания при обработке алюминиевых сплавов низкие и имеют тенденцию к слабому уменьшению с увеличением скорости резания. Однако при обработке технически чистого алюминия возникают высокие силы резания, особенно на низких скоростях резания. В этом отношении алюминий отличается от магния, но аналогичен многим другим чистым металлам.

Площадка контакта на передней поверхности инструмента очень большая, что приводит к большим силам подачи Ff, небольшой величине угла сдвига, очень толстой стружке и, как следствие, большой силе резания Fc и большой затрачиваемой мощности. Влияние на чистый алюминий большинства легирующих добавок или холодной обработки заключается в уменьшении сил резания, особенно при низких скоростях резания. Обычно большинство алюминиевых сплавов, как литых, так и пластически деформируемых, легче обрабатываются, чем чистый алюминий, несмотря на его более низкий предел прочности на сдвиг.

При обработке технически чистого алюминия отсутствует нарост, однако шероховатость поверхности увеличивается (за исключением обработки с очень высокими скоростями резания). Большинство алюминиевых сплавов имеют структуру, содержащую более одной фазы, и при их обработке нарост возникает при низких скоростях резания (рис. 7.3). При более высоких скоростях резания, например, свыше 60—90 м/мин, нарост может не образовываться. Силы резания меньше там, где образуется нарост, а стружка тонкая, однако шероховатость поверхности ухудшается.

Основной проблемой, влияющей на обрабатываемость алюминия, является отвод стружки из зоны резания. Обширные пластические деформации до разрушения легче протекают при обработке алюминия, имеющего гранецентрированную кубическую структуру, чем магния, имеющего гексагональную структуру. При обработке алюминия и некоторых его сплавов образуется сливная стружка сравнительно толстая, прочная и с трудом разрушающаяся. Фактическая форма стружки в значительной степени изменяется, но она может опутывать инструмент, что вызывает остановки при работе для уборки стружки. В сверлах, метчиках и многих типах фрез стружка может привести к засорению канавок или пространства между зубьями, что часто вызывает необходимость изменения конструкции инструмента для обработки алюминия. Режущая способность может быть часто улучшена путем изменения переднего угла или при применении стружколомателей или стружкозавивателей для завивки стружки в спираль малого радиуса. Другим методом является модификация состава сплава для получения элементной или более легкой разламывающейся стружки. В стандартные технические условия на алюминий теперь включены легкообрабатываемые сплавы с добавками свинца, свинца и висмута или олова и сурьмы в количестве до 0,5%. Неизвестно, как эти добавки действуют, однако стружка легче разламывается на мелкие сегменты. Эти металлы имеют низкую температуру плавления, не переходят в твердый раствор в алюминии и присутствуют в структуре как диспергированные мелкие сферические частицы. Основная цель добавления легкообрабатываемых присадок в алюминий и его сплавы состоит скорее в улучшении формы стружки, чем в повышении стойкости инструмента или увеличении скорости съема металла.

Превосходная обрабатываемость алюминиевых сплавов вообще делает их идеальным материалом для обработки на станках-автоматах. Может быть успешно освоено автоматическое производство определенных форм деталей, так как большая стойкость инструмента и постоянство его характеристик могут быть гарантированы даже при высокой скорости съема металла и при большом разнообразии операций механической обработки, включающих, например, точение, фрезерование, сверление, резьбонарезание и развертывание. Попытки распространить методы автоматической обработки на другие классы обрабатываемых материалов не были столь успешными.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: