rulare prin definiție sunt diferite unul de celălalt, au un număr de proprietăți fizice și mecanice generale care determină proprietățile lor tehnologice globale de prelucrabilitate prin tăiere.
Structura de bază și cele mai multe din oțel inoxidabil zharoprochki este în mod tipic o soluție solidă austenitic având o rețea cubică cu fețe centrate. O mare parte din aliaje super-rezistente la căldură deformabil aparțin tipului de durificare precipitare, adică în aceste aliaje este eliberat din soluția solidă componentă structurală - .. A doua fază diferită de la baza sa și disipate în întregul volum al aliajului într-o formă fin divizată.
Dispersia ridicată a structurii previne apariția și dezvoltarea proceselor de alunecare, în timp ce rezistența la alunecare a aliajului crește.
Compararea valorilor caracteristice mecanice și oțeluri rezistente la căldură și aliaje de oțel 45 arată că valorile reale ale rezistenței la tracțiune SK, rezistența la tracțiune și HB duritate la temperatura normală și absența tulpinii (călire) sunt aproximativ egale. Prin urmare, cea mai gravă căldură lucrabilitate rezistentă și oțelurilor inoxidabile și a aliajelor este determinată de alte proprietăți mecanice proprietăți mecanice parametri termofizice fizico-chimice și, mai presus de toate, structura,, determină proprietățile lor nu numai în original, dar, de asemenea, în stare călite și în timpul încălzirii și (temperatura topire, energie de activare, conductivitate termică), care determină proprietățile materialului la temperaturi ridicate.
Caracteristicile principale ale tăierii oțelurilor și a aliajelor rezistente la căldură și inoxidabil, care complică prelucrarea lor, sunt după cum urmează.
1. Încărcarea înaltă a materialului în timpul deformării prin tăiere. Creșterea rigidă a rezistenței la căldură și a rezistenței la coroziune
Aceasta se explică prin caracteristicile specifice ale structurii laturii cristaline a acestor materiale. Caracteristica care determină ductilitatea sau capacitatea materialului de a se întări este raportul dintre rezistența relativă a curgerii care corespunde unei deformări permanente de 0,2% și limitei de rezistență 0,2 / in. Cu cât acest raport este mai mic, cu atât materialul este mai plastic și mai multe forțe de lucru și de tăiere necesită pentru a elimina același volum de metal. Valoarea acestui raport pentru aliajele de temperatură ridicată este de până la 0,4 ... 0,45, în timp ce pentru oțelurile structurale obișnuite această valoare este de 0,6 ... 0,65 și mai mult.
Datorită capacității crescută a durificare în timpul deformării plastice a valorilor Superaliaje poate fi crescut de 2 ori (de la 60 până la 120 kgf / mm), T - 3 ... 4 ori (de la 25-30 la 100 kgf / mm), alungirea scade de la 40-65 la 5-10%.
2. conductibilitate termică scăzută a materialului care este prelucrat, ceea ce duce la o temperatură ridicată în zona de contact, și prin urmare activarea adeziune și difuzie fenomene, suprafețe de contact intensive setabile și distrugerea părții de tăiere a sculei. Aceste fenomene nu permit, în unele cazuri, de a utiliza un instrument suficient de puternic materiale, mai întâi de toate metalele grele din prelucrarea materialelor refractare. În același timp, când utilizați un instrument de mare viteză din aceleași motive, este necesar să se ia viteze foarte mici de tăiere. Dată fiind disipare a căldurii sărace în prelucrarea otelurilor si a aliajelor rezistente inoxidabil și căldură dobândi proprietăți de bază de răcire Importanța lichidului de răcire.
3. Capacitatea de a menține rezistența inițială și duritatea la temperaturi ridicate, care determină sarcini specifice ridicate pe suprafețele de contact ale sculei în timpul procesului de tăiere. Conductibilitatea termică scăzută a acestor materiale agravează efectul acestui factor, datorită căruia temperatura ridicată pe suprafețele de contact nu reduce semnificativ proprietățile mecanice pe întreaga secțiune a stratului tăiat.
4. Capacitate mare superaliaje și oțeluri inoxidabile cu proprietăți abrazive și aliaje datorită prezenței în ei în afară de faza de soluție solidă este încă așa-numita a doua fază de formare a incluziunilor intermetalici sau carburi. Aceste particule acționează pe suprafețele de lucru ale sculei ca un abraziv, ducând la o uzură sporită. De mare importanță sunt și transformările structurale care apar în aceste materiale în timpul procesului de deformare plastică și însoțite de precipitarea carburilor. Toate incluziunile solide descrise mai sus împreună cu temperaturile ridicate pe suprafețele de contact conduc la uzura abrazivă și difuză intensivă a părții de tăiere a sculei, la fenomenele de aderență. Prin urmare, coeficienții de frecare ai oțelurilor de înaltă temperatură și a oțelurilor inoxidabile față de aliajele dure sunt de multe ori mai mari decât atunci când se folosește frecare din oțel obișnuit.
5. Rezistență redusă la vibrații a mișcării de tăiere datorită rezistenței ridicate la materiale rezistente la căldură și la rugină, cu debite inegale ale procesului de deformare plastică. Apariția vibrațiilor conduce la forțe variate de forță și căldură pe suprafețele de lucru ale sculei, deci la micro- și macro-vopsirea marginilor de tăiere. În prezența vibrațiilor, fenomenul de așezare a chipsurilor cu suprafața frontală a sculei are un efect deosebit de negativ asupra uzurii sculei.
Având în vedere aceste caracteristici ale procesului de tăiere și oțeluri și aliaje inoxidabile rezistente la căldură continuă, astfel: în primul rând, suprafața instrument de lucru în contact cu un metal relativ moale, nearmat și pentru deformarea plastică a acestora efectul stratului de forfecare, însoțită de o absorbție semnificativă a aplicat extern (instrument) de energie. În acest caz, folia tăiată are o întărire mare și dobândește proprietățile metalului nituit, adică devine fragilă. Cantitatea de plasticitate în acest caz este în mare parte epuizată și are loc o schimbare - distrugerea, formarea unui element de chip. conductivitate termică scăzută a acestor materiale are ca rezultat o reducere dramatică a îndepărtării căldurii în piesa de prelucrat și chips-uri, și, prin urmare, creșterea temperaturii în zona de contact a părții de tăiere a sculei și piesa de prelucrat cu activarea proceselor de adeziune și difuzie. Ca urmare, instrument de uzură fenomene și lipirea (convulsii) a crescut în mod semnificativ, provocând distrugerea marginilor de tăiere. Intensificarea acestor procese contribuie la creșterea caracteristicilor mecanice ale materialului fiind prelucrate la temperaturi ridicate, o capacitate mare de materiale cu proprietăți abrazive și efectul alternantă acestor factori cauzate de vibrații.
În prezent, există multe modalități de a facilita tăierea materialelor greu accesibile, inclusiv oțelurile și aliajele rezistente la căldură și inoxidabil. Cele mai evidente dintre acestea sunt metodele care vizează creșterea durabilității instrumentelor de tăiere utilizate. Aceasta este, în primul rând, alegerea corectă a mărcii materialului sculei și a geometriei părții de tăiere a sculei, precum și aplicarea obligatorie a răcirii în zona de tăiere folosind diferite medii de răcire.
In tratamentul oțelurilor rezistente la căldură și inoxidabil și a aliajelor de utilizare necesară și adecvată a instrumentelor realizate din materiale de scule cu proprietăți de tăiere superioare: o duritate mare roșu, o bună rezistență la abraziune și proprietăți de stabilitate ale lamei de tăiere. Conform cercetărilor efectuate în acest domeniu, este recomandabil să pre-procesare a materialelor dure pentru a produce tăietori carbură, și de finisare - carbură și de mare viteză. Din viteza de procesare a otelurilor superaliaje da cele mai bune rezultate utilizarea cobalt și oțeluri de vanadiu de mare viteză (R14F4, R10K5F5, R9F5, R9K9). Aplicarea lor duce la o reducere semnificativă a consumului de instrumente de tăiere, la reducerea costurilor de producție și la creșterea productivității.
Din aliajele dure utilizate, se disting trei tipuri. Primul tip, numit "rezistent la uzură" - T30K4, T15K6, VK3, etc. - este relativ dur și are o rezistență ridicată la uzură. Al doilea tip de aliaje - T5K7, T5K10, etc. - are o viscozitate mai mare, dar o rezistență la uzură mai redusă. Cel de-al treilea tip - VK6A, VK8 - are cea mai mică rezistență la uzură, dar o mai mare vâscozitate și insensibilitate la impact. De asemenea, atunci când finisare și tratament de finisare oteluri si aliaje ca materiale ceramice minerale utilizate scule rezistente și inoxidabil, precum și materiale extradure naturale și sintetice.
Un impact semnificativ asupra îmbunătățirii vieții sculei în timpul tăierii materialelor dure au o metode speciale de intarire a suprafetelor de lucru: crom, cianuraie, întărire electrică este, de expunere la radiații, etc pentru oțeluri de mare viteză .. O placă de carbură a aliajului dur (vâscos) este aplicată pe un strat subțire (
5 μm) dintr-un alt aliaj dur (TiC), care are rezistență mare la uzură. Pentru a crește rezistența la uzură a ceramicii minerale, se utilizează placarea - acoperirea cu folii protectoare.
Utilizarea lichidelor de lubrifiere și răcire la tăierea metalelor mărește rezistența unealtă de tăiere, îmbunătățește calitatea suprafeței prelucrate și reduce forța de tăiere. În prezent, utilizarea mediilor tehnologice este considerată una dintre principalele modalități de îmbunătățire a proceselor de tăiere a materialelor greu accesibile. Trebuie remarcat faptul că eficiența utilizării mediilor tehnologice este determinată de compoziția lor fizico-chimică și de modul în care acestea sunt introduse în zona de tăiere.
Sunt eficiente metode eficiente de răcire, cum ar fi răcirea la presiune ridicată, furnizate de un jet subțire pe suprafața posterioară a sculei, răcirea cu un lichid pulverizat și răcirea cu dioxid de carbon.
În cazul răcirii cu presiune ridicată, lichidul, care iese sub presiune ridicată, este pulverizat și, în contact cu metalul încălzit, se evaporă rapid, luând căldură intensiv. Această răcire dă o creștere a duratei de viață a sculei în 3 ... 6 ori comparativ cu tăierea uscată. Chiar și rezultate mai bune pot fi obținute prin aplicarea simultană a răcirii la presiune ridicată de pe fața posterioară a tăierii și prin alimentarea lichidului sub presiune deasupra la așchii. Dezavantajul răcirii la presiune ridicată îl reprezintă pulverizarea lichidului și formarea de vapori care îngreunează observarea funcționării sculei.
Aceste dezavantaje sunt eliminate prin răcirea zonei de tăiere prin pulverizarea lichidului de răcire cu aer comprimat. Aceasta reduce consumul de emulsie. Durata de viață a sculei este crescută de 2 ... 3 ori comparativ cu funcționarea uscată.
Răcirea cu dioxid de carbon este metoda cea mai eficientă, dar mai costisitoare de răcire. Dioxidul de carbon lichid care conține până la 50% din particulele solide de carbon, sub formă de zăpadă, este furnizat sub presiune în zona de tăiere. Sub formă de îngheț, aceste particule, cu o temperatură de -79 ° C, se așează pe suprafața metalului și se fierbe, absorbind 158 kcal de căldură pe 1 kg de dioxid de carbon.
Procedura de atribuire a modurilor de tăiere pentru prelucrarea pieselor din oțeluri și aliaje rezistente la căldură și din oțel inoxidabil este în principiu aceeași ca și pentru tăierea materialelor structurale convenționale. Este necesar doar să se țină cont de caracteristicile specifice ale tăierii.
La proiectarea mașinilor, sculelor și dispozitivelor pentru prelucrarea pieselor din materiale greu accesibile, este necesar să se asigure:
1) creșterea rigidității mecanismelor de percepție a forțelor mari de tăiere cu deformări minime;
2) rezistența la vibrații ridicate a sistemului mașină-unelte-instrument-detaliu în condiții de tăiere cu sarcini de impact semnificative;
3) decalaje nesemnificative în mecanismul de alimentare al mașinii pentru tăierea uniformă a materialului de întărire care este prelucrat;
4) o rezervă suficientă de putere a motorului electric al mașinii, ca atunci când se taie aliaje rezistente la căldură, forța de tăiere este mai mare decât atunci când se prelucrează materiale de construcție obișnuite;
5) dispozitivele pentru prelucrarea pieselor trebuie să fie puternice și rigide, trebuie să furnizeze canale pentru îndepărtarea chipsurilor;
6) Uneltele trebuie să fie scurte și rigide.
Pe lângă cele de mai sus, este posibilă îmbunătățirea prelucrării oțelurilor și a aliajelor rezistente la căldură și inoxidabil prin:
1) efectele asupra structurii și proprietăților mecanice ale materialelor cu ajutorul tratamentului termic special;
2) introducerea vibrațiilor ultrasonice în zona de tăiere, facilitarea deformării plastice, reducerea coeficientului de frecare și creșterea temperaturii;
3) încălzirea materialului prelucrat în cuptoare sau folosind arzătoare cu gaz pe mașini sau prin încălzire electrică sau inductivă sau electrocontact;
4) introducerea de curenți slabi în zona de tăiere, care permite controlul mecanismelor de electro-difuzie și uzură oxidativă a sculei de tăiere.
Referințe:
1. Tratarea prin tăiere a aliajelor de înaltă temperatură, de înaltă rezistență și titan. / Ed. NI Reznikova. - M. Machine Building, 1972. - 200 p.
2. Poduraev VN Tăierea materialelor greu accesibile. - M. Școala superioară, 1974. - 587 p.
3. Shifrin A. Sh. Reznitsky LM Machinarea prin tăierea oțelurilor și a aliajelor rezistente la coroziune, rezistente la căldură și titan. - M.- L. Mashinostroenie, 1964. - 448p.
Raportul Tkach MA conferință științifică și tehnică studențească ucraineană. DSEA. 19.04.05.