Ce explică această natură ciudată de uzură? De ce instrumentul se uzează mai întâi rapid și apoi mai lent? Acest lucru se datorează faptului că pe suprafața unei scule nou-fabricate sau nou-măcinate există întotdeauna un strat subțire, deteriorat sau, așa cum este obișnuit să-l numim, un strat defect. Nu vorbim de acea căsătorie, care uneori se întâmplă cu munca ineficientă sau neglijentă a termistilor și a autorilor de aplicare. Este vorba despre astfel de daune, care se dovedesc chiar și la cea mai atentă performanță a tuturor proceselor tehnologice. Apariția acestui strat defect, așa cum vom vedea, este aproape inevitabilă. Cu toate acestea, grosimea acestuia depinde foarte mult de calitatea lucrării mașinilor de măcinat. Cu o muncă ineficientă și lipsită de griji, grosimea stratului defect crește.
Stratul defect pe suprafața sculei de tăiere este obținut deoarece atunci când măcinarea suprafeței sculei ascuțite devine foarte fierbinte. Temperatura într-un strat subțire de pe suprafața sculei atinge câteva sute de grade (800-1000 °). Sub influența unei astfel de încălziri apar așa-numitele arsuri de măcinare, structura stratului de suprafață al sculei oțelului se schimbă.
În plus, acest strat subțire, încălzit aproape instantaneu la o temperatură foarte ridicată, este aproape la fel de rapid răcit la o viteză de până la 1000 ° secunde, deoarece restul masei sculei este rece. Ca urmare, are loc o întărire secundară și este în mod clar de slabă calitate. Dacă scula este fabricată din oțel carbon, atunci temperatura chiar și 800 ° este inutil de mare pentru aceasta, iar stratul de suprafață este supraîncălzit.
Dacă scula se face din oțel de viteză Ή3, temperatura chiar 1000 ° pentru aceasta este destul de insuficient (pentru calire oțel de mare viteză necesară temperatură 1250-1300 °), iar stratul de suprafață ar fi subrăcit. Și dacă oțelul de mare viteză nu este încălzit prin întărire, atunci rezistența roșie va scădea foarte mult.
Nu e tot. Stratul de suprafață slab întărit nu este, de asemenea, eliberat. Și acest lucru este și foarte rău: oțelul carbonificat, dar neegalat, este prea fragil, iar oțelul de mare viteză întărit, dar neprotejat are o duritate mai mică, astfel că rezistența la uzură va fi de asemenea redusă.
Dar asta nu e tot. Sub stratul de suprafață slab întărit este cel de-al doilea strat, care se încălzește și atunci când este ascuțit, dar la o temperatură de 600-800 °. La această temperatură apare eliberarea acestui strat. Duritatea sa este redusă de la 60-62 de unități în funcție de Rockwell la 55-58 (oțel de mare viteză) și până la 30-35 (oțel carbon).
Astfel, se pare că, prin măcinarea pe suprafața unui instrument subțire de oțel slab călit și netemperat strat, care se află pe stratul pereotpuschennom, devine duritate.
În Fig. 2 prezintă schematic structura stratului de suprafață al sculei, foarte ascuțită și fără urme de arsură și o altă unealtă, împământată în condiții normale și având o structură defectă a stratului de suprafață.
În Fig. 3 prezintă distribuția durității la diferite distanțe față de suprafața unei scule ascuțite.
Să confirmăm acest lucru cu un instantaneu foarte interesant. În Fig. 4 prezintă o fotografie mărită a structurii suprafeței oțelului de mare viteză. Această structură a fost obținută ca rezultat al lucrării unui bob de roată de rectificat. Banda îngustă de mijloc care rulează în mijlocul imaginii este următoarea (zgârietură) care a lăsat bobul pe suprafața de oțel. A se vedea modul în care structura modificată a lucrărilor de oțel de la un singur granule abrazive: de-a lungul zgârieturi de pe ambele părți ale acestora un al doilea strat este din oțel ușor călite, și alte straturi sunt pereotpuschennoy din oțel întunecat el. Atunci când a produs ascuțirea reală și cereale unică nu funcționează, și o multitudine de boabe, aceeași imagine este obținut, dar straturile nu sunt pereotpuschennye aproape întărite în al doilea rând, și sub ele.
Deci, stratul de suprafață defect al sculei șlefuite are o structură slabă și o duritate redusă. Dar poate că nu e atât de înfricoșător? Să presupunem că duritatea a scăzut cu mai multe unități. Probabil, durabilitatea instrumentului va scădea cu câteva procente. Dacă ar fi așa, atunci, într-adevăr, nu ar merita prea mult să fii supărat. De fapt, totul este mult mai grav. Luați în considerare cu atenție Fig. 5, și veți înțelege de ce duritatea redusă este atât de periculoasă. Aflați cât de brusc curba de uzură tinde să crească pe măsură ce duritatea sculei scade. Să presupunem că, în loc de duritate 62-63 unități de duritate Rockwell tăietor sa dovedit a fi de 58 m. E. scăzut cu 4-5 unități (de 7-8%). Și conta pe diagrama cu numărul de celule, cu cât cantitatea de uzură a crescut. A crescut de mai mult de trei ori, adică cu 200%. Persistența a scăzut de trei ori.
Foarte interesant și Fig. 6. Afișează dependența de uzura sculei la viteza de tăiere pentru rotire.
Nu este nimic surprinzător prin faptul că curbele se ridică. Deci ar trebui să fie: cu cât viteza de tăiere este mai mare, cu atât este mai mare uzura. Acest lucru este natural, dar nu este ceea ce vrem să subliniem. În Fig. 6 prezintă două curbe, în mod constant divergente pe măsură ce se ridică. Una dintre ele se referă la instrument, ascuțit pe cerc, se rotește cu o viteză de 33,3 m / sec, iar cealaltă - la instrument ascuțit pe cerc, care se rotește cu o viteză de două ori mai mică (16 m / sec). Și în timp ce tăietorul, care a fost ascuțit la o viteză mai mare a roții de șlefuit, se usucă mai repede. De fapt, comparați valorile de uzură ale ambilor incisivi, de exemplu, la o viteză de rotire de 40 m / min. Cantitatea de uzură a unei unelte este aproape dublă față de uzura celuilalt. Este ușor să contezi celulele. Această diferență de rate de uzură nu este dificil de explicat:
incisivilor-lea, care a fost ascuțit de cerc, care se rotește cu viteză mare, schimbările structurale la încălzire avansat mai semnificativ, deoarece căldura a fost mai mare, iar structura defect sa extins la o adâncime mai mare.
Nu numai că instrumentul tăiat are o structură defectuoasă în stratul de suprafață și
slabă duritate. În această stresare interioară superficială sunt de asemenea mari. De fapt, straturile de suprafață ale instrumentului se încălzesc atunci când sunt ascuțite la temperaturi foarte ridicate într-un timp scurt. Când sunt încălzite, acestea trebuie să se extindă, dar acest lucru nu se poate întâmpla, deoarece aceste straturi încălzite sunt atașate ferm la straturile mai adânci. Straturile exterioare ar trebui să se extindă, dar ele nu pot, astfel încât acestea vor apărea comprimate, iar straturile interioare - întinse; ele sunt întinse de straturile exterioare încălzite. Cu răcirea ulterioară, de asemenea foarte rapidă, vor apărea noi tensiuni, ceea ce va reduce oarecum tensiunea anterioară cauzată de încălzire și, în parte, va fi adăugată împreună cu ele.
Lucrătorii de la instrument au știut că aceste tulpini erau semnificative, dar nu știau valoarea exactă a stresului intern. Mai recent, un om de știință american a reușit să utilizeze metoda cu raze X pentru a determina valorile numerice ale acestor tensiuni interne. Rezultatele definițiilor sale sunt prezentate în Fig. 7. Acordați atenție cantității extraordinare de tensiune din stratul de suprafață (90 kg / mm 2).
Pentru a fi mai ușor să ne imaginăm această valoare, ne amintim că rezistența maximă a oțelului St. 3 este de numai 40-50 kg / mm 2.
Stratul de suprafață al unei scule ascuțite, cu o structură defectuoasă, se dovedește nu numai că are o duritate mai mică, dar este și fragilă, deoarece este foarte tensionată.
După tot ce sa spus, este ușor de înțeles de ce unealta din oțel se distruge neuniform. La inceput, se usuca foarte repede, pentru ca in aceasta perioada stratul defect de suprafata, care are o duritate redusa si solicitari interne mari, se epuizeaza. Când acest strat defect este complet uzat, începe a doua perioadă - perioada de uzură minoră a unei părți a sculei cu o structură normală. Atunci când marginea de tăiere este zdrobită, forța de tăiere crește atât de mult încât fricțiunea crește, iar încălzirea crește, rezultând o uzură sporită.