ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Явления наклепа из "Резание металлов " При каждом смещении-сдвиге (примерно на длину около 2000А) искажаются кристаллографические плоскости решетки и образуется большое количество обломков, способствующих восстановлению сцепления и тем самым прекращению сдвига на соответствующем участке. Дальнейшее повышение нагрузки вызывает скольжение в следующей плоскости и как следствие — такое же упрочнение и т. д. В результате возрастает сопротивление деформации со стороны металла в процессе пластической деформации, т. е. уменьшается способность его к дальнейшей пластической де( юрмации. Это явление называется упрочнением, или наклепом. Подобный наклеп вызывается лишь холодной деформацией при высокой температуре (выше температуры рекристаллизации) он невозможен. [c.9] В результате механического или физического воздействия на твердое тело атомы его отклоняются от мест устойчивого равновесия, что вызывает в теле напряженное состояние, заключающееся в стремлении атомов вернуться в их исходное положение. В результате действия этих внутренних сил появляются остаточные напряжения [3 ]. Характер остаточных напряжений зависит от расстояния между атомами. С увеличением последнего выше нормального возникают напряжения растяжения и, наоборот, напряжения сжатия с уменьшением этого расстояния. В процессе резания остаточные напряжения могут иногда достичь больших значений например, при обработке низколегированной стали ст = 49 кПмм , высокопрочной стали а = 126 кГ/мм , жаропрочной стали а = 140 кГ/мм [126]. [c.9] Пластическая деформация делает металл более хрупким при этом повышается его предел текучести, понижается относительное удлинение и ударная вязкость. Изменяется также структура металла имеет место раздробление зерен на более мелкие части, ориентированные различным образом, а в иных случаях и образование текстуры, т. е. определенной ориентировки кристаллитов. [c.9] В зависимости от характера поверхностных напряжений обработанного тела изменяется его прочность. При наличии растягивающих поверхностных напряжений прочность (особенно циклическая) уменьшается. В практике известны примеры, когда грубо обработанные детали покрывались крупными трещинами, а затем разрушались. И, наоборот, при напряжениях сжатия и гладком уплотненном поверхностном слое хотя и увеличивается хрупкость, но повышается усталостная прочность детали. Поэтому нередко прибегают к искусственному наклепу, уплотняющему поверхность изделия с помощью обкатки, обдувки дробью и пр. [c.9] Правда, и после дробеструйной обработки были обнаружены растягивающие напряжения в тонкой поверхностной зоне, но они не были вредны для обработанной детали [4]. Это, вероятно, можно объяснить наличием более глубокой зоны сжимающих напряжений, располагающихся под поверхностным слоем. [c.9] Характер, а также величина поверхностных напряжений обработанных деталей зависят от многих факторов рода обрабатываемого металла, размера снимаемой стружки (глубины резания и подачи), скорости резания, геометрии режущего инструмента, степени его затупления, охлаждения и др. Исследования В. Д. Рамонова, Н. А. Кравченко и др. [1 ] показывают, что глубина наклепа непрерывно уменьшается с увеличением скорости резания (о = 50- - -1000 мЫин). Например, рентгенографически установлено, что с увеличением скорости резания с 7 до 240 м мин степень наклепа сократилась в три раза, а глубина его распространения уменьшилась с 0,34 до 0,19 мм с увеличением скорости резания от 13 до 435 м/мин (при точении стали 40). Это положение надо считать вполне закономерным, так как с увеличением скорости резания пропорционально уменьшается продолжительность пластической деформации и соответственно снижаются ее последствия — наклеп. Отметим еще одно весьма важное обстоятельство. [c.10] При обработке металла параллельно происходят упрочнение и отдых (разупрочнение) в зоне резания. С увеличением скорости резания (увеличивается скорость приложения нагрузки) повышается предел текучести и тело приближается к абсолютно упругому состоянию (атермический процесс). Но при этом повышается температура и возрастает скорость отдыха (термический процесс). При некоторых условиях (при температуре рекристаллизации и выше) скорость отдыха настолько велика, что упрочнение, получающееся вследствие пластической деформации, может значительно снизиться. Но при весьма больших скоростях деформации процесс упрочнения происходит быстрее процесса рекристаллизации, благодаря чему сопротивление деформации увеличивается. Этим можно объяснить противоречия в выводах ряда исследователей. Так, утверждают, что глубина и степень наклепа в зависимости от различных факторов изменяются однозначно, т. е. с возрастанием глубины увеличивается и степень наклепа, что не всегда имеет место [6]. [c.10] Полагают, что работа с высокими скоростями резания инструментом с отрицательными передними углами при больших глубинах резания и подачах способствует получению в поверхностном обработанном слое остаточных напряжений растяжения. И наоборот, при положительных передних углах, низких скоростях резания, значительном радиусе скругления вершины резца можно получить остаточные напряжения сжатия [7]. [c.10] Надо отметить, что металлы, кристаллы которых имеют сравнительно много плоскостей скольжения и потому обладают очень большой пластичностью (свинец, медь), не удавалось перевести в хрупкое состояние даже при весьма высоких скоростях деформации. Например, свинцовая пуля при ударе о броню со скоростью v = 800 м/сек не дробится, как хрупкое тело, а расплющивается, сохраняя пластичность. Но вместе с тем можно предполагать, что при еще более высокой скорости могла бы получиться иная картина. Карман утверждает [115], что каждый материал имеет свою критическую скорость пластической деформации. Если на материал воздействовать импуль-сно прилагаемой нагрузкой, в несколько раз большей, чем разрушающая, со скоростью, равной критической скорости или превышающей ее, то материал можно разрушить мгновенно, что позволило бы легко обрабатывать весьма прочные металлы с очень большой скоростью. При такой ультраскоростной обработке, кгк показали современные исследования, срезаемая стружка не успевает пластически деформироваться [124]. [c.11] Другие металлы, например стали аустенитного класса (нержавеющие, жаропрочные), обладают большой чувствительностью к наклепу. Даже малая степень деформации заметно изменяет их механические свойства. Последнее связано с изменением структуры аус-тенитной стали под влиянием пластической деформации и температуры, вызывающих быстрый переход аустенитной структуры в мар-тенситную с выделением мелкодисперсной фазы твердых карбидов. [c.11] Примеси упрочняют основной металл, повышают его предел упругости и потому в металле с примесями, как более упругом, пластическая деформация происходит в меньшей степени. [c.11] Под влиянием остаточных напряжений, создаваемых в обработанном поверхностном слое металла, структура последнего становится неустойчивой, она постепенно изменяется, и особенно быстро при температуре рекристаллизации, когда мелкозернистая структура переходит в крупнозернистую. В. Д. Кузнецов предполагает, что на практике детали иногда выходят из строя раньше срока вследствие изменения в них структуры обработанного слоя. Опыт показал, что остаточные напрял ения можно уменьшить путем увеличения жесткости системы СПИД (станок — приспособление — инструмент — деталь), применения оптимальных режимов резания и геометрии инструмента (острые кромки, положительные передние углы), а также термической обработкой. [c.11] На демпфирующую способность металла влияют структура материала, температура, частота циклических напряжений, наличие и характер предварительно образованных напряжений. Некоторые исследователи нашли, что способность демпфирования мягкой стали может увеличиться в 10—20 раз в результате повторных напряжений при растяжении — сжатии около 25 кПмм . Y холоднотянутых деталей наблюдалась обратная картина, т. е. демпфирующая способность уменьшалась после воздействия переменных напряжений [111]. [c.12] Вернуться к основной статье