Теплота и температура в зоне резания

ТЕПЛОТА И ТЕМПЕРАТУРА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ МАТЕРИАЛА [c.309]

ТЕПЛОТА И ТЕМПЕРАТУРА В ЗОНЕ РЕЗАНИЯ [c.552]

Теплота и температура в зоне резания [c.553]

Очевидно, что при увеличении скорости резания возрастает объем металла, деформируемый в единицу времени, а следовательно, количество образующейся теплоты и температура в зоне резания. Это явление можно использовать для повышения производительности процессов обработки металлов резанием. При [c.98]

Охлаждающее действие средств основано на эффекте теплообмена, когда нагретые до высоких температур инструмент, изделие и стружка передают часть теплоты, поступающей к кромкам, среде, либо когда обрабатываемое изделие или инструмент, охлаждаемые средой, за счет теплопередачи отводят из зоны резания часть теплового потока. Кроме того, охлаждение зоны резания может осуществляться за счет испарения среды, происходящего при поглощении тепловой энергии. Смазывающее, воздействие средств сводится к образованию на трущихся поверхностях смазочной пленки, снижающей усилия резания и температуру в зоне резания. Смазочная пленка за счет молекулярного сродства с материалом инструмента или изделия прочно удерживается на поверхностях трения даже при высоких давлениях, возникающих в процессе резания. Кроме смазывающего эффекта, пленки должны препятствовать адгезионному и диффузионному износу инструмента. [c.97]

При обработке стали теплоты выделяется больше, чем при обработке чугуна. С увеличением прочности и твердости обрабатываемого материала температура в зоне резания повышается и при тяжелых условиях работы может достигать 1000... 1100 °С. [c.44]

Как уже отмечено, температура резания растет менее интенсивно, чем скорость. По мере нагрева резца разность температур стружки и резца падает, а поэтому интенсивность передачи теплоты от стружки резцу уменьшается. Следовательно, с увеличением скорости резания и температура резца значительно поднимается, но в меньшей степени, чем сама скорость. Современные экспериментальные исследования [124] процесса резания с ультравысокими скоростями (до 72 ООО м/мин), когда процесс происходил адиабатически (без теплообмена), показали при этом температуру в зоне резания на уровне 30—65° С, вполне допустимом стойкостью быстрорежущего резца. Надо полагать, что кривые 0—v с повышением скорости резания будут приближаться к уровню температуры плавления обрабатываемого материала, а затем снижаться с дальнейшим повышением скорости. Подобное явление должно особенно быстро происходить при работе вращающимся инструментом, например фрезой, когда интенсивность охлаждения фрезы воздухом растет с увеличением скорости вращения инструмента. [c.133]

Температура в зоне резания при исследуемых режимах резания и обильном охлаждении водой не превышала значения 0 = 350 °С, причем при увеличении скорости резания у и подачи 5 она возрастает (рис. 7.14). Следует отметить, что увеличение скорости резания в меньшей мере сказывается на росте температуры, что может быть объяснено уменьшением времени контакта круга с разрезаемой деталью. Из-за низкой теплопроводности органопластика отвод теплоты из зоны резания обеспечивается только за счет охлаждения, что не исключает засаливания круга. Засаливание алмазных отрезных кругов, особенно с зернистостью более 200, существенно меньше, чем абразивных. Заметного изнашивания круга с потерей его геометрической формы не замечено, поэтому потерю режущей способности круга определяют исключительно его засаливанием, после чего необходимо произвести его правку или же травление. [c.158]

Больше всего на температуру в зоне резання влияет скорость резания. Поэтому при больших скоростях резания, хотя доля поступления теплоты в инструмент и уменьшается, общее количество ее настолько велико, что по сравнению с нормальными скоростями резания Б значительной степени повышаются как температура стружки, так и температура резца. [c.493]

Температурное удлинение зависит от температуры в зоне резания, которая в свою очередь зависит от количества теплоты, выделяемой при резании. Количество теплоты пропорционально работе резания, т. е. произведению V. Однако пропорциональности между количеством теплоты, выделяющейся при резании, и температурой резания, очевидно, не существует. Нет также пропорциональности между (средней) температурой рабочей части резца ( с) и температурой резания. Однако функциональная связь между средней температурой [c.104]

Общее количество теплоты, образующееся при одинаковых условиях резания, при обработке пластмасс значительно меньше, чем при резании металлов. Это объясняется более низкими показателями механической прочности и твердости пластических масс и значительно меньшими силами резания при их обработке. Однако температура в зоне резания и, что особенно важно, температура поверхностного слоя при обработке пластмассы, довольно высока. Часто эта температура является причиной брака изделия, особенно, если предъявляются высокие требования к его механической и диэлектрической прочности. [c.23]

При резании пластмасс общее количество выделяющейся теплоты, в силу более низких механических показателей прочности и твердости, меньше, чем при обработке металлов. Однако температуры в зоне резания и поверхностного слоя (ниже линии среза) довольно высоки из-за чрезвычайно низкой теплопроводности и высокой теплоемкости пластмасс. [c.38]

Несмотря на то что общее количество теплоты при резании пластмасс значительно меньше, чем при резании металлов, температура в зоне резания и, что особенно важно, температура поверхностного слоя материала довольно высока, порядка 500— 600° С [19], [51], [85], [88]. Согласно же работе [6], предельно допустимыми температурами в контактном слое инструмент—деталь, лимитирующими разложение материала, являются для термореактивных пластмасс 160° С, для термопластичных 60— 130° С. Сосредоточиваясь в поверхностном слое обрабатываемого материала, температура резания одновременно с действием резких динамических нагрузок, возникающих в процессе обработки, вызывает разложение поверхностного слоя материала и служит причиной образования расслоений, задиров и других видов брака [17], [85], [88]. Это отражается как на качестве поверхности, так и на достигаемой точности. [c.5]

Следовательно, при обработке резанием титана должно выделяться меньшее количество тепла. Поэтому можно было бы считать, что средняя температура в зоне резания титановых сплавов окажется меньшей, чем у сплавов на основе железа и никеля. Однако исследования температурных явлений [40] показывают обратное при резании титановых сплавов количество выделяющейся теплоты и средняя температура резца в 3 4 раза выше, чем при обработке стали 45 (фиг. 49 и 50). Температура резания титанового сплава достигает 800° С уже при скорости резания и == 40 м/мин, подаче s = 0,11 мм/об и глубине резания t = = 1,5 мм. При резании стали 45 такая температура наблюдается лишь при значительно более высоком режиме резания u = 100 м/мин, S = 0,29 мм/об и / = 2 мм. [c.109]

На обработанной поверхности стальной детали при этом могут быть заметны оттенки всех цветов побежалости, свидетельствующие о высокой температуре тончайшего поверхностного слоя детали в момент соприкосновения ее с задней поверхностью инструмента. Повышение температуры в зоне резания происходит в результате превращения затрачиваемой на процесс резания механической энергии в тепловую. Еще Я. Г. Усачев установил, что в стружку уходит от 60 до 86 % общего количества теплоты, образующейся при резании, в режущий инструмент — от 10 до 40% общего количества теплоты, а в обрабатываемую заготовку — от 3 до 10%. Необходимо отметить, что как в стружке, так и в инструменте теплота распределяется неравномерно. В режущем инструменте при непрерывной его работе устанавливается постоянный теп- [c.205]

Температура в зоне резания зависит от физико-механических свойств обрабатываемого материала, режимов резания, геометрических параметров режущего инструмента и применяемой смазочно-охлаждающей жидкости. При обработке стали выделяется больше теплоты, чем при обработке чугуна. Чем выше прочность и твердость обрабатываемого материала, тем выше температура в зоне контакта инструмента, которая при тяжелых условиях работы может достигать 1000— ПОО -С. [c.127]

Однако подобного явления не наблюдается при обычной обработке металла с весьма большими скоростями резания, когда нагрев стружки в зоне резания также достигает температуры 700—800° С, а сила резания снижается при этом лишь на 10—30%. Это странное на первый взгляд явление объясняют тем, что скорость распространения теплоты в зоне резания отстает от скорости движения резца, и режущая кромка последнего все время находится под воздействием мало нагретого металла, расположенного за зоной резания, К тому же надо добавить, что с увеличением скорости резания одновременно прогрессируют два процесса упрочнение (наклеп) вследствие увеличения скорости деформирования и разупрочнение (отдых) из-за воздействия теплоты. В зависимости от их интенсивности получается различный эффект. Этим же объясняется известный факт, что при чистовой обработке с увеличением скорости резания нагрузка 120 [c.120]

Численные величины и соотношения между членами левой части уравнения теплового баланса могут колебаться в широких пределах. Так, при средних скоростях резания (30—50 м/мин) и обработке пластичных металлов Сд достигает О,5(2о. а при обработке этих же материалов со скоростями 200 м/мин доля Од снижается до 0,25 Qo. Силы трения в значительной степени определяются характером протекающих процессов — диффузионных, адгезионных и других, на интенсивность которых оказывают влияние температура в зоне контактов, свойства обрабатываемого и инструментального материалов. Численные величины и соотношения между членами правой части уравнения Теплового баланса в еще большей степени зависят от условий обработки. Так, с увеличением скорости резания при точении пластичных материалов доля теплоты, передаваемая стружке, возрастает до 90%, при обработке титановых сплавов доля теплоты, уходящей в стружку, снижается, а доля теплоты, передаваемая резцу, возрастает и достигает 30% при сверлении наибольшее количество теплоты передается обрабатываемому изделию. [c.97]

Большая часть теплоты (60—80%) уходит со стружкой. С увеличением скорости резания и толщины срезаемого слоя доля теплоты, уходящей со стружкой, увеличивается. Небольшая часть теплоты уходит в резец, но, так как режущая часть его непрерывно находится в зоне резания, температура режущих лезвий инструмента очень высокая. [c.518]

Необходимо отметить, что как в стружке, так и в инструменте теплота распределяется неравномерно. В режущем инструменте при непрерывной его работе устанавливается постоянный тепловой режим за несколько минут работы. Практически выравнивание температуры в обрабатываемой детали заканчивается только после ее обработки. Образующаяся в зоне резания теплота оказывает большое влияние на весь процесс резания и связанные с ним явления (наростообразование, износ инструмента и др.). Поэтому в теории резания металлов тепловым явлениям при резании уделяется большое внимание. [c.128]

Количественные оценки тепловых явлений, происходящих в зоне стружкообразования, производят различными методами. Измерение количества теплоты, выделяющейся при резании и отводимой перечисленными выше путями, может осуществляться, например, калориметрическим способом. При измерении температуры применяются методы термокрасок, сравнительный анализ цветов побежалости стружки и обработанной поверхности, методы оптической пирометрии. Наибольшее применение для измерения температуры в зоне стружкообразования нашли различные варианты метода термоэлектрической эмиссии. [c.112]

После того как стружка теряет контакт с лезвием резца и продолжает движение в воздухе, теплота распространяется с более нагретых в менее нагретые части стружки до тех пор, пока температура не выравняется по всему сечению. При резании сталей с большими подачами и скоростями резания иногда можно наблюдать, что образующаяся в зоне резания стружка имеет присущий металлу серый цвет, а [c.115]

Вследствие низкой теплопроводности пластмасс и плохого отвода теплоты, возникающей в процессе резания, в зоне резания возникают более высокие температуры, чем при обработке металлов. Условия охлаждения в процессе резания также ухудшены, так как из-за впитывания пластмассами воды и масел применение смазочно-охлаждающих жидкостей в большинстве случаев недопустимо и охлаждение производится струей сжатого воздуха. [c.285]

Q — количество теплоты, уходящей путем излучения. Впервые вопрос о теплоте и температуре в зоне резания был исследован Я. Г. Усачевым. Согласно исследованиям А. М. Даниеляна [c.553]

Деструкция полимерного связующего при резании. Характерной особенностью пластмасс, и ВКПМ в частности, является наличие в материале полимерного связующего. При воздействии в процессе резания механических нагрузок и выделяющейся в зоне резания теплоты происходит неизбежная деструкция связующего. Деструкция происходит за счет действия больших локальных напряжений и высокой температуры, превышающей теплостойкость полимера, и заключается в том, что происходит массовый разрыв химических связей у молекулярных цепей полимера, образуется большое количество свободных макрорадикалов, обладающих избыточной энергией. В результате этого образуется вязкотекучий в микрообъемах полимер, являющийся поверхностно-активным веществом (ПАВ). Мигрируя по поверхности механически напряженного режущего клина инструмента и по дефектам его поверхности, деструктированный полимер ПАВ снижает поверхностную энергию металла (эффект Ребиндера), что облегчает отрыв от его поверхности отдельных микро- и макрочастиц. В результате этого возникает механо-химический адсорбционный износ инструмента как одна из составляющих его суммарного износа [24]. Такой вид износа характерен только для обработки полимерных материалов. [c.19]

При свободном испарении капель теплота отбирается от нагретых поверхностей весьма активно, температура в зоне резания снижается. Расход жидкости составляет 50—400 г ч. Скорость струи распыленной жидкости при выходе из сопла равняется примерно 300 м/сек. При выходе из сопла воздухожидкостная смесь резко расширяется, после чего ее температура падает и на расстоянии 20 мм от сопла составляет 4—12°. [c.327]

Передний yгoлY С увеличением переднего угла уменьшается деформация срезаемого металла и соответственно уменьшаются усилия резания и затрачиваемая мощность уменьшается также количество выделяющейся теплоты и снижается температура в зоне резания и на режущих гранях. Все это благоприятно влияет на чистоту обработанной поверхности и на стойкость инструмента. [c.92]

Как известно, при обработке материалов резание.м в зоне стружкообразования и местах контакта резца с заготовкой и стружки с резцом выделяется теплота, повышающая температуру режущей кромки резца и ведущая к потере резцом твердости, а следовательно, и к его затуплению. Наиболее эффективным мероприятием по снижению температуры в зоне резания считается искусственное охлаждение. Однако широко рекомендуемые способы охлаждения с использованием хладоагента (поливка о.хлаждающей жидкости) не всегда себя оправдывает. Так, ири больших скоростях резания и малом сечении срезаемого слоя эффект от охлаждения поливом незначителен [Л. 82]. При обработке же хрупких металлов или различного рода пластиков внешнее 152 [c.152]

По данным А. Н. Резникова и Е. А. Цирулиной [80], при обработке пластмасс количество теплоты, уходящей со стружкой, составляет 55—60%, в изделие— 19%, в инструмент — 24%, а при резании металлов соответственно 75—80%, 20—30%, 1—3%. Поэтому при резании пластмасс вся теплота концентрируется в поверхностном слое, распространяясь ниже линии среза на глубину не более 0,15—0,3 мм. По данным М. Ф. Семко [88], уже на глубине 0,01—0,03 мм температура пластмассы примерно в два раза ниже температуры в зоне резания. [c.5]

Особенности строения и физико-механические свойства пластмасс существенно влияют на технологию их обработки, конструкцию режущего инструмента и приспособлений. Пластмассы имеют более низкие механ[1ческие свойства по сравнению с металлом. Эту особенность можно было бы использовать для повышения скорости резания. Однако низкая теплопроводность пластмасс приводит к концентрации теплоты, образующейся в зоне резания. В результате этого происходит интенсивный нагрев режущего инструмента, размягчение или оплавление термопластов, обугливание или прижог реактопластов в зоне резания. При обработке деталей из термопластов максимальная температура процесса не должна превышать 60—120 С, а деталей из реактопластов 120—160 С. Образующаяся теплота при обработке пластмасс отводится в основном через инструмент. [c.442]

Механическая работа, затрачиваемая на пластическую деформацию и разрушение металла в процессе стружкообразования и образования новой поверхности, а также работа сил трения по передней и задним поверхностям инструмента почти полностью превращается в теплоту. Теплота, выделяемая в зоне резания, нагревает стружку, обрабатываемую заготовку и режущий инструмент, в которых образуются температурные поля. Наибольшая температура, возникающая в процессе резания, не должна превышать темпера-туростойкости инструментального материала. [c.72]

При обработке резанием стойкость инструмента повышается благодаря уменьшению трения между инструментом и обрабатываемой сталью и образованию сыпучей, легко отделяющейся стружки. Решающую роль для повышения стойкости играют включения сульфидов, свинца (он не растворяется в железе) и сложных оксидов, в которые входит СаО. Под влиянием теплоты, выделяющейся в зоне резания, включения размягчаются и выполняют роль смазочного материала. Чрезмерный разогрев при высоких скоростях резания сопровождается быстрым испарением свинца и снижением стойкости инструментов. Рекомендуется свинецсодержащие автоматные стали не обрабатывать со скоростью резания свыше 100 м/мин. Кальцийсодержащие стали наиболее легко обрабатываются твердосплавными инструментами со скоростью резания 150-300 м/мин, так как для размягчения сложных оксидов с СаО необходим нагрев при высокой температуре. Путем увеличения количества включений достигают образования сыпучей стружки. С этой же целью в некоторых марках автоматных сталей предусматривают повышенное содержание фосфора для уменьшения пластичности феррита. [c.108]

Сложность решения общего уравнения теплопроводности методом источников связана с тем, что а) нрог1есс распространения теплоты в зоне резания всегда нелинеен б) на распространение тепловых потоков в зоне резания влияют анизотропия свойств и структура обрабатываемых и инструментальных материалов в) теплофизические константы материалов заготовок и инструментов изменяются с изменением температуры. [c.45]

Большое влияние на температуру резания оказывают смазыва-юще-охлаждающие жидкости — СОЖ- Они оказывают на процесс резания следующие действия охлаждающее — отвод теплоты, смазывающее — снижение сил внешнего трения, разрушающее — облегчение процесса резания за счет явлений адсорбции и охрупчивания металла в зоне резания с помощью поверхностно активных веществ. СОЖ способствуют удалению стружки из зоны резания. [c.518]

Распределение теплоты между стружкой, деталью и резцом зависит в основном от свойств обрабатываемого материала, скорости резания и толщины срезаемого слоя. Например, при обработке стали в стружку уходит до 807о теплоты. С увеличением скорости резания и толщины срезаемого слоя доля теплоты, уходящей со стружкой, увеличивается. Хотя в резец уходит небольшая часть теплоты, температура режущих лезвий достигает 800—1000° С, так как режущая часть инструмента непрерывно находится в зоне резания, а теплопроводность инструментальных материалов мала. [c.708]

Сравнительная сложность уравнения (67) и наличие взаимных, в ряде случаев еще недостаточно исследованных связей между некоторыми величинами, входящими в него, не позволяют пока использовать формулу (67) для непосредственного расчета сил Рг+. Вместе с тем достоинством этой формулы является то, что она учитывает не ТОЛ1КО разупрочнение материала, возникающее при нагревании заготовки плазменной дугой, но также и термические напряжения, влияющие на состояние обрабатываемого материала и оказывающие воздействие на процесс стружкообразования, а значит, и на силы В связи с этим анализ формулы (67) позволяет определить направление влияния на того или иного фактора и таким образом выяснить целесообразные пути наладки процесса ПМО в различных случаях. Из формулы (68) следует, что нагрев при ПМО необходимо проводить по-разному для различных групп металлов. Разделим условно все металлы, подвергающиеся обра- ботке с нагревом плазменной дугой, на три группы. Первая из них включает материалы, предел текучести которых ав(0) существенно снижается уже при нагреве до 200...300°С. К этой группе можно отнести стали 22К, 12Х18Н9Т и аналогичные им, а также титановый сплав ВТЗ-1. Вторая группа включает большинство углеродистых и легированных сталей, интенсивное разупрочнение которых начинается с температур порядка 300...400°С. Наконец, третью группу составляют жаропрочные материалы, предел текучести которых 08(0) незначительно меняется до температур 600...700°С. Как уже отмечалось, начало появления пластических деформаций в заготовке зависит от предела текучести обрабатываемого материала при данной температуре. Поэтому для создания временных термических напряжений в материалах третьей группы потребуются более высокие температуры нагрева, чем для материалов первой и второй групп. Жаропрочные сплавы следует обрабатывать в условиях высокотемпературного плазменного нагрева, что подтверждается работами, выполненными в Грузинском политехническом институте, ИЭС им. Е. О. Патона, ЦНИИТМАШе. Исследователи получили яаилучшие результаты при точении заготовок из жаропрочных материалов, нагретых к моменту подхода в зону резания до 700... 900°С. Для достижения столь высоких температур предварительного подогрева применяли два плазмотрона, а также нагрев осциллирующей дугой, что обеспечивало необходимое накопление теплоты в срезаемом слое металла. Значительный разогрев металла вызы- [c.82]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...