Влияние температуры нагрева на характер и интенсивность износа режущего инструмента
Страницы: 1 2 3Износостойкость режущего инструмента определяется способностью сопротивляться разрушениям на поверхностях контакта его со стружкой и заготовкой, под действием весьма значительных контактных напряжений и температур. Особенностями процесса трения при резании металлов являются также высокая плотность контакта и химическая чистота трущихся поверхностей.
В поверхностных слоях режущей части инструмента возникает сложное неоднородное напряженное состояние, вызывающее не только упругие, но и пластические деформации и микроскопические разрушения даже очень прочных и твердых инструментальных материалов.
В общем случае износ инструмента является сложным процессом, состоящим из нескольких видов износа, различающихся по своей физической природе и внешним признакам. Каждый из этих видов износа инструмента может определять общую интенсивность износа. Наиболее обстоятельно механизм износа изложен в работе [13].
Различают следующие виды износа:
Принципиальная схема зависимости интенсивности износа hотн и стойкости инструмента от температуры контакта при различных видах износа и их сочетаний, по данным [13], показана на рис. 20.
Рис. 20. Принципиальная схема зависимости интенсивности износа и стойкости инструмента от контактной температуры:
1 — интенсивность адгезионного износа; 2— интенсивность диффузионного износа; 3 — суммарный износ; 4 —стойкость инструмента
Подтвердим высказанные соображения несколькими примерами при истирании образцов из твердых сплавов по некоторым труднообрабатываемым материалам, а также при резании их как в «холодном» состоянии, так и с нагревом. Зависимость износостойкости большой группы твердых сплавов от скорости резания при обработке стали 30Х10Г10 установлена при точении (рис. 21). Минимум стойкости для всех сплавов, кроме ВК8, достигался при скорости резания, приблизительно равной 20 м/мин. Далее для этих же сплавов с увеличением скорости резания (в интервале 20—30 м/мин) стойкость возросла. Характерно, что максимум стойкости для тех же сплавов наблюдался при приблизительно одинаковой скорости резания.
Таким образом, при исследовании для группы твердых сплавов получен примерно одинаковый характер изменения стойкости с увеличением скорости резания и, следовательно, повышения температуры контакта. Это подтверждает высказанное ранее предположение, что одним из источников экстремальной зависимости износа при адгезионном характере, является изменение свойств обрабатываемого материала и отношение его «горячей» твердости к твердости обрабатываемого материала с увеличением температуры. На снижение твердости обрабатываемого материала с увеличением температуры контакта повлияло, очевидно, и снижение его склонности к упрочнению.
Стойкость резцов из твердого сплава ВК8 (см. рис. 21) монотонно снижалась с увеличением скорости скольжения. Очевидно, сказалась относительно невысокая теплостойкость сплава. При температуре, соответствующей минимуму стойкости для остальных сплавов, температура контакта для сплава ВК8 уже была критической по теплостойкости и склонности к диффузии.
Значительное снижение стойкости резцов из ряда рассмотренных сплавов при скоростях резания больше 30 м/мин (см. рис. 21) объясняется началом интенсивного диффузионного растворения.
Измерение температуры резания показало, что в условиях, принятых при опытах, для пары твердый сплав Т15К6 — сталь 30Х10Г10 температура резания при скорости 22 м/мин (минимум износостойкости) составляла приблизительно 750° С, а при скорости 32 м/мин (максимум износостойкости) — приблизительно 820° С. Таким образом, благоприятные условия адгезионного износа находятся в очень узком диапазоне изменения скоростей резания и температур.