ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Износ и стойкость режущего инструмента Виды износа из "Резание металлов " Основным качеством режущего инструмента является его стойкость, т. е. способность сохранять режущую кромку достаточно острой в течение определенного времени работы. Затупление резца происходит в результате молекулярно-термических процессов и механического износа его граней и режущей кромки. На скорость разрушения режущего клина в большой степени влияет температура резания, Эти факторы всегда действуют одновременно и друг друга определяют, но в зависимости от условий резания (скорости резания, обрабатываемого материала, материала резца и др.) преимущественное влияние на стойкость инструмента могут оказывать или физикохимический эффект, или механическое истирание его рабочих граней. В связи с этим различают следующие три основных вида износа. [c.143] Кроме того, необходимо подчеркнуть, что при работе хрупкими твердосплавными и минералокерамическими резцами наблюдается выкрашивание режущих кромок инструмента и даже местная пластическая деформация его, обусловленная одновременным действием высокого давления и температуры. [c.143] Вот почему отдельные характеристики физико-механических свойств металла далеко еще не определяют его истирающей способности. В этом отношении наиболее показательной является структура материала. Истирающая способность углеродистых сталей возрастает с увеличением содержания углерода, а легированных сталей — с увеличением карбидообразующих элементов вольфрама, молибдена, марганца, ванадия и хрома. С повышением твердости углеродистой стали увеличивается ее истирающая способность, однако этого нельзя сказать в отношении легированных сталей. Здесь сказываются недостатки методов измерения твердости приборами Роквелла, Виккерса и др., так как они определяют не твердость карбидных включений, а твердость более мягкой основной массы металла. [c.144] Исследования Э. И. Фельдштейна подтвердили явную тенденцию к увеличению истирающей способности металла с возрастанием его твердости, однако строгой закономерности здесь нет. Например, среднеуглеродистые стали со структурами пластинчатого и зернистого перлита имеют почти одинаковую твердость, между тем как относительные показатели их истирающей способности различаются в 3,5 раза (сталь 40), в 8 раз (сталь 40Х) и даже в 20 раз (сталь 35ХГС). [c.144] Из всех структурных составляющих у стали наименьшей истирающей способностью обладает феррит. За ним следует зернистый перт лит, истирающая способность которого тем меньше, чем меньше размеры зерен цементита. Пластинчатый перлит значительно интенсивнее изнашивает режущий инструмент, так как он обладает большой абразивной способностью в силу пилообразного характера трущейся поверхности с острыми карбидными кромками. Аустенитные стали с незначительным содержанием карбидов имеют слабую истирающую способность. Трудно обрабатываются стали мартенситного класса с высоким содержанием легирующих составляющих. Режущий инструмент особенно интенсивно изнашивается элементами (V, Мо, W, Ti), образующими очень твердые карбиды. [c.145] При обработке чугуна положительное значение имеет графит он играет роль внутренней смазки, уменьшая тенденции к образованию нароста. Но наличие твердых фосфористых соединений и особенно цементита весьма сильно увеличивает истирающую способность чугуна. [c.145] Адгезионный износ. Контактные поверхности стружки и передней грани резца не являются идеально гладкими, поэтому соприкосновение между ними происходит лишь по выступающим участкам. Это вызывает огромные удельные нагрузки, разрушающие защитные окисные пленки, в результате чего происходит холодное сваривание металла стружки и инструмента в местах истинного контакта. Это сваривание более вероятно при относительно высокой температуре, способствующей местной пластической деформации и разрушению защитной пленки. При непрерывном движении стружки по резцу в местах контакта возникают напряжения среза и в результате на передней поверхности инструмента вырываются мельчайшие частицы металла. Возможность отрыва мягким обрабатываемым материалом частиц более твердого инструмента объясняют неоднородностью инструментального материала, имеющего на своей поверхности размягченные микроучастки [41 ], и изменением соотношения твердостей обрабатываемого и инструментального материалов в процессе резания при различных температурах резания. [c.146] Полагают, что подобный адгезионный износ происходит при обработке не только пластичных металлов, но и хрупких, например закаленной стали и чугуна. Иначе трудно объяснить износ красностойкого твердосплавного инструмента только абразивным истиранием, поскольку закаленная сталь и цементит чугуна уступают по твердости карбидам вольфрама, титана или тантала, составляющим металлокерамические твердые сплавы. [c.146] Срез в зоне контакта двух металлических поверхностей может происходить различным образом. Если прочность сваривания меньше прочности самих металлов, то срез осуществляется по поверхности самого соединения при этом количество металла, вырванного с обеих поверхностей, т. е. износ, незначительно. Когда соединение прочнее обоих металлов, срез, как правило, происходит в среде одного из металлов, сравнительно менее прочного. Инструментальный материал обычно прочнее обрабатываемого материала, и, очевидно, срез должен располагаться в толще обрабатываемого материала. Однако при этом возможны выхваты и частиц инструментального материала. [c.146] Можно считать, что при изменении в несколько раз отношения контактных твердостей интенсивность износа изменяется в десятки раз. [c.147] При повышении скорости резания пройденный путь резко сокращается, что объясняют усилением адгезии при повышенной температуре и изменением отношения контактных твердостей. [c.147] Диффузионный износ. В процессе резания при высокой температуре (до 1100—1150° С) значительно возрастает отношение контактных твердостей обрабатываемой пластичной стали и твердосплавного инструмента, и, следовательно, абразивный, а также адгезионный износ должны были бы уменьшаться, а стойкость инструмента, казалось бы, должна увеличиваться. Однако в действительности при таких условиях происходит форсированный износ инструмента, несмотря на заметное уменьшение сил резания (например, при обработке искусственно нагретых материалов или при резании с весьма большими скоростями). [c.147] Высокая температура, большие пластические деформации и схватывание в зоне контакта способствуют взаимному диффузионному растворению металла инструмента и обрабатываемого металла. При этом происходит диффузия не молекул химического соединения, а отдельных элементов этого соединения, например углерода, вольфрама, титана, кобальта и др., входящих в состав твердого инструментального сплава. [c.147] Согласно так называемому параболическому закону роста диффузионного слоя, скорость растворения наиболее высока в начальный период диффузии. В процессе резания время контакта стружки, поверхности резания и резца исчисляется сотыми и тысячными долями секунды и, следовательно, в контакт с инструментом непрерывно входят все новые участки обрабатываемого материала это создает условия для начального периода усиленной диффузии, что существенно влияет на интенсивность износа инструмента. [c.147] Опыты показали, что заметная диффузия углерода и вольфрама из карбида вольфрама в железо начинается с температур около 950° С, при цементации железа карбидом титана — 1050° С. Поэтому можно полагать, что диффузионный износ твердосплавного инструмента может происходить лишь при обработке стали с высокими скоростями резания, когда температура контакта стружки или поверхности резания и резца достигает 900° С и выше для однокарбидных и 1000° С для двухкарбидных твердых сплавов. [c.148] Учитывая химическую инертность минералокерамики (AljOs) можно полагать, что минералокерамический инструмент не подвержен диффузионному износу и, следовательно, способен работать при весьма больших скоростях резания, в условиях высокой температуры резания. [c.148] Вернуться к основной статье