Обработка высокопрочных и упрочняющихся сталей с нагревом
Обрабатываемые материалы можно разделить на два класса. Первый класс — упрочняющиеся стали типов 30Х10Г10, Г13Л, 25Х8ГСТ, имеют сравнительно невысокие исходные механические характеристики, но приобретают в процессе резания высокие вторичные механические свойства, в основном деформационной природы. Анализ процесса упрочнения сталей, в частности моделирование зоны стружкообразования динамическим ударом, позволяет считать основным источником их низкой обрабатываемости склонность к значительному самоупрочнению в процессе резания.
Второй класс — высокопрочные стали, обязанные своей низкой обрабатываемостью высоким исходным механическим свойствам,— термообработанная сталь типа 38ХНЭМФА, например, имеет предел прочности σв=150÷160 кгс/мм2 и твердость НВ до 450 кгс/мм2. При определенной общности природы и законов износа режущего инструмента вне зависимости от обрабатываемых материалов, свойства материала определяют не только преимущественный характер износа, но и его место на контактных поверхностях инструмента. Постановка такого вопроса имеет кроме теоретического, также и практическое значение, поскольку знание контактных процессов позволяет наметить технологические пути их искусственного регулирования с целью повышения эффективности механической обработки труднообрабатываемых материалов.
В свою очередь, условиями контакта можно управлять либо путем изменения определяющих свойств материала в зоне стружкообразования (т. е. исходных свойств обрабатываемого металла), либо за счет влияния на собственно контактные процессы, например электродиффузионные, термохимические. В настоящее время находят применение нагрев срезаемого слоя, как правило, для черновой обработки и варианты нагрева зоны резания для получистовой и чистовой обработок. В частности, при малых сечениях среза в наибольшей мере требованиям удобства регулирования вводимой мощности, возможности ее локализации, отсутствия температурной деформации деталей и структурных превращений в ней, наконец, мобильности, безопасности работы и малой начальной затраты на установку удовлетворяет метод электроконтактного нагрева, например, с подводом тока в зону резания по цепи деталь — инструмент.
Для черновой обработки эффективный вариант нагрева зависит как от типа производства, так и от конструкции детали и технологии ее изготовления. При этом могут быть использованы либо технологическое тепло предыдущей операции: ковки, термообработки, сварки либо искусственный нагрев газом, электрической или плазменной дугой. Последняя может быть использована в качестве самостоятельного инструмента — для удаления припуска за счет сплавления под действием высокой температуры.
В данной главе рассмотрены вопросы улучшения обрабатываемости упрочняющихся сталей на базе нестабильной аустенитной марганцовистой стали 30Х10Г10 за счет нагрева зоны резания и срезаемого слоя и специфические вопросы плазменного удаления припуска при обработке высокопрочной стали типа З8ХНЗМФА и плазменного нагрева для улучшения обрабатываемости стали 110Г13Л (Г13Л).