Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Обрабатываемость стали

03.11.2018

Легирующие элементы, добавляемые в железо для производства стали и повышения ее прочности (углерод, марганец, хром и т.д.), оказывают влияние как на действующие на инструмент напряжения, так и на возникающую температуру. Подобно меди и алюминию, влияние легирующих добавок к железу часто приводит к уменьшению сил резания по сравнению с чистым железом. Напряжения, возникающие в плоскости сдвига и необходимые для образования стружки, при обработке стали больше (однако стружка тоньше, угол сдвига больше, а площадь плоскости сдвига гораздо меньше), чем при обработке железа. Известно, что сила резания уменьшается с введением легирующих элементов, однако как это влияет на напряжения сжатия, действующие на переднюю поверхность инструмента, исследовано не было. Рассмотренные ранее данные показывают, что нормальные напряжения обычно максимальны возле режущей кромки. Численное значение этих напряжений при обработке стали и влияние, оказываемое на них легирующими добавками, не было определено.

Предел текучести стали определяется как составом, так и термообработкой. Когда стали термообработаны для получения высокого предела прочности и твердости, то напряжения сжатия, создаваемые на инструменте при резании, становятся достаточно большими и деформируют режущую кромку, что приводит к разрушению инструмента. Обработка стали твердостью свыше HV300 инструментами из быстрорежущей стали становится очень трудной даже при низких скоростях резания, на которых снижение прочности инструмента за счет нагрева незначительно. Инструменты из твердого сплава могут быть использованы для обработки стали с большей твердостью, однако стойкость инструмента и допустимая скорость резания становятся очень низкими, когда твердость превышает HV500. На рис. 7.6 показаны скорости резания и подачи, при которых наступает значительная деформация инструментов из твердого сплава со стандартной геометрией при обработке сталей различной твердости.

Поэтому для обеспечения более высоких скоростей съема металла большинство обрабатываемых сталей обычно подвергают термообработке для уменьшения твердости до минимума. Термообработка часто заключается в отпуске при температуре несколько ниже фазового превращения (около 700° С) для «сферидизации» цементита — формы, при которой он оказывает наименьший упрочняющий эффект (рис. 7.7). Для некоторых операций предпочтительнее грубая перлитная структура, получаемая за счет полного отжига, при котором сталь медленно охлаждается от температуры выше фазового превращения.

Таким образом, ограничение скорости съема металла, вызванное деформацией инструмента, может быть связано с пределом текучести стали, определяемым обычными лабораторными испытаниями. Такое же или большее значение имеет, однако, влияние легирующих элементов на температуру и градиенты температур в инструментах. В настоящее время это влияние не может быть определено заранее, исходя из механических свойств материала, вследствие чрезвычайно большой деформации и скорости деформации в зоне пластического течения, являющейся источником тепловыделения. Это было рассмотрено в пятой главе. Экспериментальное исследование влияния легирующих элементов на температуры в инструментах является более эффективным способом изучения этого аспекта обрабатываемости. Несколько подобных проведенных до сих пор исследований показали, что введение в железо упрочняющих легирующих элементов оказало два основных влияния на температуры в инструментах при обработке в диапазоне высоких скоростей резания:

1. Сохранился тот же градиент температуры.

2. Ta же температура создается при более низких скоростях резания.

Зависимость максимальной измеряемой температуры на передней поверхности инструментов для обработки сталей с различным содержанием углерода от скорости резания при подаче 0,25 мм/об приведена на рис. 7.8. Действие углерода и других легирующих добавок проявляется в ускорении износа, вызванного зависящими от температуры процессами (как на инструментах из быстрорежущей стали, так и на инструментах из твердого сплава), и тем самым сказывается на уменьшении стойкости инструмента при обработке в диапазоне высоких скоростей резания.

На рис. 7.9 приведено сечение инструмента из быстрорежущей стали, используемого для обработки углеродистой стали с содержанием углерода 0,4% со скоростью резания 61 м/мин. Лунка износа образовалась за счет срезания поверхностных слоев инструментального материала, однако при значительно меньшей скорости резания, чем при обработке стали с очень низким содержанием углерода и при более низкой температуре, вследствие того, что сталь с большим содержанием углерода способствует также созданию более высоких касательных напряжений в нагретых зонах.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: