Твердые сплавы

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Основными факторами в развитии технологии производства являлись точность, скорость и производительность. В то время как точность повышалась в результате совершенствования станков и введения более чувствительных методов измерения, скорость и производительность лимитировались режущими материалами. В начальный период развития техники резания скорость резания составляла несколько метров в минуту, так как резцы из углеродистой стали не допускали более высоких скоростей. Лишь разработка и внедрение легированной инструментальной стали и затем (примерно 1900 г.) быстрорежущей стали позволили повысить скорость резания до 20—40 м/мин. Решающим шагом в современной обрабатывающей промышленности явилась разработка ме-таллокерамических материалов карбид — вспомогательный металл, предшественниками которых были литые стеллиты Хайнеса. Благодаря внедрению металлокера-мических твердых сплавов WC — Со (Шрётер, 1926 г.) и затем сплавов WC — TiC — Со и WC — TiC — ТаС —Со (1931 — 1937 гг.) скорость резания при обработке чугуна, стали и других металлических и неметаллических материалов значительно превысила 100 м/мин, а при обработке легких металлов — даже 1000 м/мин.
...
На рис. 65 приведена диаграмма, построенная по данным Лауссмана 1 и показывающая на примере точения стальной детали, как сильно менялось машинное время в процессе развития режущих материалов. Время обработки деталей снизилось примерно в десять раз
...
по сравнению с быстрорежущей сталью. Применение режущей керамики (окисной и карбидной) позволило достичь еще более высоких скоростей развития (см. главу «Режущая керамика»). Поскольку разработка и внедрение режущей керамики находятся пока еще в процессе становления [1], здесь рассматриваются только классические твердые сплавы.
...
Рис. 65. Возрастание скорости резания или снижение машинного времени в процессе развития режущих материалов. Сталь SM, ав=90—100 кГ/мм2,
...
Разработка твердых сплавов сопровождалась, естественно, многочисленными исследованиями резания этими новыми режущими материалами. Выделяются исследовательские работы Высших технических училищ в гг. Аахене и Мюнхене. Шалльброх разработал первые рекомендации для точения твердосплавными резцами, причем критерием стойкости являлась ширина площадки износа — величина, введенная в 1936
...
станков, обусловленная повышением скоростей резания, достигла 100 кет и более. Потребовалась свободная от вибраций, более сильная и жесткая конструкция станков. Кроме того, необходимо было создать специальные станки для заточки твердосплавных инструментов.
...
Лишь одновременное развитие режущих материалов и обрабатывающих станков позволило полностью использовать высокопроизводительные твердые сплавы и обусловило небывалый подъем производственной мощности, повышение качества и снижение стоимости продукции во второй четверти двадцатого столетия [2].
...
В данной книге основы обработки резанием рассматриваются лишь в том объеме, который необходим для общего понимания процесса резания и выявления существенного различия между стальным и твердосплавным инструментами. Обстоятельному изучению процессов резания посвящена обширная специальная литература [3—25].
...
Точение является наиболее распространенным методом обработки. Большинство исследовательских работ по обработке резанием посвящено точению, так как на нем легче всего прослеживаются основы процесса резания; полученные результаты и закономерности могут быть перенесены на другие виды обработки резанием— строгание, фрезерование, сверление, развертывание и т. д. Накопленный опыт показывает, что основные факторы, влияющие на процесс резания и относящиеся к инструментам из быстрорежущей стали, действительны и для твердых сплавов основных групп <WC — Со, WC —TiC —Со, WC — ТаС — Со, WC — TiC — ТаС — Со). Однако следует учитывать особые свойства твердых сплавов и их различное поведение при резании разных материалов. Насколько сложным является изучение проблемы резания, видно из табл. 53. Лауссман 1 пытался показать зависимость скорости резания твердыми сплавами от главнейших факторов процесса резания, т. е. от конструкции обрабатываемой
...
2. Основы резания с учетом особенностей твердосплавного инструмента
...
Зависимость скорости резания от главнейших факторов процесса резания
...
детали, инструмента, станка, режимов резания и вида крепления детали. Имеется много возможных комбинаций, которые не могут быть подробно рассмотрены в рамках данной книги. При изучении данного вопроса авторы книги в основном придерживались схемы Хирш-фельда [11], наиболее интересной для специалистов в области твердых сплавов.
...
тому может не учитываться. Таким образом, скорость резания можно рассматривать как путь, пройденный режущей кромкой по обрабатываемой детали в направлении резания за единицу времени. При точении детали диаметром d
...
Тремя главными плоскостями, которыми пользуются для определения составляющих усилия резания и углов резания, являются: первая
...
Углы резца выбирают в зависимости от характера процесса резания. При изготовлении режущих инструментов руководствуются определенными значениями углов резца. Точное определение углов сопряжено с трудностями, так как величина углов не должна зависеть от положения инструмента относительно обрабатываемой детали. В большинстве промышленных стран на резцы
...
существуют стандарты, определяющие посредством измерительных плоскостей или системы координат положение главной режущей кромки и передней поверхности. В немецких стандартах ДИН 768 и 6581 (1960 г.) углы режущей кромки определяются при помощи условных плоскостей, образующихся из направлений движения при резании (см. рис, 66) [26, 27]. Резец имеет (рис. 68) главную
...
—угол между поверхностью резания и задней поверхностью резца. В случае твердосплавных инструментов этот угол должен быть по возможности малым для обеспечения хорошей опоры. Однако слишком малый угол (в зависимости от обрабатываемого материала) увеличивает трение. Как правило, угол
...
ление резанию и плавность процесса резания. Как правило, угол х равен 30—60°. Чем больше склонность обрабатываемой детали к вибрации, тем большим должен быть угол установки. У подрезного токарного резца он составляет 90, у широких чистовых резцов 0°.
...
%—угол наклона главной режущей кромки к третьей главной плоскости. Если режущая кромка опускается к вершине, угол Я положительный. Для твердосплавных инструментов угол наклона имеет
...
большое значение. У сравнительно хрупких твердых сплавов следует избегать нагрузки на вершину режущей кромки, возникающей в начале резания, особенно при прерывистом резании. Если вершина режущей кромки является самой низкой точкой главной режущей кромки и угол X является положительным (рис. 70), опасность выкрашивания уменьшается. Однако при больших углах наклона требуются большие усилия резания. Наиболее надежный радиус закругления вершины резца г равен коэффициенту 2,5, умноженному на величину подачи; он применяется в том случае, если не требуется меньший радиус при обработке нежестких деталей или больший радиус при чистовой обработке для достижения высокой чистоты поверхности.
...
В книге не рассматриваются обозначения углов резания по американским стандартам. Однако необходимо отметить, что в работе Крекелера [12] имеются формулы и графики для пересчета углов, принятых в американских стандартах в соответствии с немецкими стандартами [28].
...
Поверхность стружки, лежащая в воображаемой плоскости, перпендикулярной к направлению резания и проходящей через вершину резца, называется сечением
...
Измерения колебаний давления резания при очень малых скоростях резания и непосредственное наблюдение за процессом резания с помощью скоростной киносъемки позволяют объяснить процесс стружкообразова-ние следующим образом.
...
Вначале режущая кромка инструмента во все возрастающей мере деформирует поверхность обрабатываемой детали. При дальнейшем повышении давления возникают нагрузки, при которых разрушается структура. Отделенные частицы материалов в виде стружки начинают перемещаться вдоль передней поверхности резца, при этом они подвергаются срезающим напряжениям, в результате чего в определенных плоскостях скольжения полностью или частично разрушается связность стружки. Отдельные фазы этого периодически повторяющегося процесса сопровождаются изменениями давления резания, за которыми можно проследить при резании с очень низкими скоростями. При очень высоких скоростях резания изменения сопротивления следуют одно за другим так быстро, что измерению они уже не поддаются. Однако это выражается в виде более или менее сильной вибрации в процессе резания.
...
Срезание отдельных частиц стружки происходит у различных материалов по-разному в зависимости от предела прочности при растяжении, относительного удлинения и твердости материала. У хрупких материалов (чугун) стружка полностью отламывается; образуется короткая стружка
...
Форма стружки зависит не только от материала, но и от других факторов, в частности от углов режущей кромки, глубины резания, подачи, скорости резания и т. д. Многочисленным исследованиям взаимосвязи этих факторов посвящена специальная литература [12, 18].
...
Для деформации стружки необходима затрата определенной работы, которая тем больше, чем сильнее деформация [31]. Образование стружки надлома у вязких материалов обусловливает поэтому большую нагрузку на инструмент; требуются большие усилия резания и затрата энергии. Между деформацией стружки и качеством поверхности обрабатываемой детали существует зависимость. Значительно сильнее стружка деформируется при низких скоростях резания, так как деформируются отдельные кристаллиты, вырываемые из материала, и поверхность детали становится шероховатой и чешуйчатой. При высоких скоростях резания, применяемых для твердых сплавов, кристаллиты отделяются режущей кромкой без существенной деформации. Поверхность резания и обрабатываемая поверхность детали при этом очень гладкие, что свидетельствует о целесообразности применения твердого сплава [31, 32].
...
Характерным явлением при резании металлов, в частности стали, является упрочнение обрабатываемой детали, а также и стружки вследствие срезающих напряжений. По данным Мерчанта [33], твердость поверхности обрабатываемой детали (в зависимости от вида материала) в 1,5—2,5 раза, а твердость стружки в три раза выше первоначальной твердости. У хрупких материалов (чугун) твердость почти не повышается. Трение стружки и обрабатываемой детали об инструмент также влияет на усилие резания.
...
Таким образом, при резании необходимо преодолеть следующие усилия: сопротивление резанию, т. е. сопротивление материала отделению от него частиц; сопро-
...
тивление деформации, т. е. сопротивление снятого и обрабатываемого материала изменению формы (упругая и пластическая деформация обрабатываемой детали и стружки); сопротивление трению, обусловленное трением стружки и обрабатываемой детали об инструмент. Большая часть работы резания уходит на преодоление сопротивления деформации; так, при резании чугуна на это затрачивается 50%, а при резании стали 75% общей работы. На сопротивление резанию расходуется 35% общей работы при обработке чугуна и 15% при обработке стали. Остающаяся часть общей работы тратится на преодоление сопротивления трению.
...
При резании мягких и вязких материалов на режущей кромке инструмента нередко скапливаются частицы обрабатываемого материала (рис. 73) [34—36]. Так на-
...
зываемый нарост на режущей кромке в процессе работы увеличивается и затем частично или полностью отрывается и уносится со стружкой; при этом иногда вырываются и частицы режущей кромки, а на лезвии снова образуется нарост. Происходит периодическое образование и удаление нароста. Следствием этого непрерывного процесса, отдельные фазы которого длятся лишь доли секунды, является износ режущей кромки, приводящий к ее разрушению. В связи с этим следует отметить характерное явление износа по передней поверхности резца при обработке стали — так называемое лункообра-зование, являющееся следствием процесса приваривания. Тэйлор объяснял образование нароста скоплением
...
мельчайших частиц материала, которые привариваются к лезвию в процессе резания под действием давления и относительно высокой температуры. Давиль [37, 38] подтвердил это предположение интересными исследованиями. Образцы из обрабатываемого и режущего материала (твердые сплавы WC—Со и WC—TiC—Со), поверхность которых была очень тщательно отшлифована и отполирована, спрессовывали под определенным давлением в течение некоторого времени при повышающейся температуре. При этом определяли сначала минимальную температуру, требующуюся для приваривания образцов, так называемую температуру «схватывания». Ниже приведена температура схватывания (приваривания) для исследованных пар разных материалов*.
...
Прочность шва твердый сппав — стапь в зависимости от температуры приваривания (нагрузка 2,2 кГ/ммг, время 20 мин)
...
Прочность шва твердый сппав — стапь в зависимости от температуры приваривания (нагрузка 2,2
...
твердосплавной режущей кромки в результате приваривания) показывают превосходство сплавов WC—TiC—Со перед сплавами WC—Со при резании стали.
...
Характерной особенностью явления износа в результате наростообразования при резании некоторых материалов является то, что он возникает в определенном диапазоне скоростей резания (большей частью при низ
...
ких скоростях резания) и затем при переходе определенной границы снова исчезает. Это можно объяснить тем, что при высоких скоростях резания трение между резцом (передней поверхностью) и стружкой уменьшается и изменяется структура стружки вследствие рекристаллизации и упрочнения; при определенных условиях происходит небольшое поверхностное окисление. Продолжительность сопри
...
Раньше полагали, что нарост должен благоприятно сказываться на сроке службы режущей кромки, предохраняя ее от износа вследствие истирания и действия температуры. Однако исследования в частности твердого сплава показали обратное. Нарост приводит к неплавной работе инструмента (что значительно ухудшает качество поверхности обрабатываемой детали), к перав-
...
номерности подачи и прежде всего к преждевременному разрушению режущей кромки. При обработке твердыми сплавами образование нароста связано большей частью с неправильным выбором скорости резания --- слишком низкой скоростью. Срок службы режущей кромки при этом сокращается из-за ее выкрашивания в результате отрыва наростов.
...
Сопротивление, оказываемое обрабатываемым материалом отделению и деформированию стружки (включая трение), обычно называют сопротивлением резанию. Оно выражается в действующей на резец силе Р, которую при обычном продольном точении можно разложить на три составляющие (см. рис. 66). Главная сила резания Рн, действующая в направлении главного движения резания, лежит на линии пересечения первой и второй главных плоскостей. Усилие подачи Р„ является осевой силой в горизонтальной плоскости, действующей как сопротивление подаче и лежащей на линии пересечения первой и третьей главных плоскостей. Усилие отжима резца Ps является радиальной силой в горизонтальной плоскости, лежащей на линии пересечения второй и третьей главных плоскостей.
...
Соотношение между составляющими Рн, Ри и Р, не является постоянным и зависит от формы режущей кромки и ее положения, а также от сечения среза и направления резания. Необходимо знать соотношение сил при резании, так как этим определяется нагрузка па отдельные узлы станка, т. е. его конструкция.
...
Равнодействующая сила резания Р изменяется в процессе образования стружки, что может привести к нежелательной вибрации во время обработки. При высоких скоростях и правильно выбранных углах резания колебания незначительны, если станок не перегружен, а инструмент и обрабатываемая деталь достаточно жестки и хорошо закреплены.
...
Величина силы Р и ее разложение на отдельные составляющие зависят от обрабатываемого материала и режимов резания. Любой материал в зависимости от
...
свойств оказывает на режущую кромку определенное давление — давление резания (усилие резания). При постоянных режимах резания каждый материал характеризуется определенным давлением резания; отнесенное к 1 мм2 площади поперечного сечения оно дает удельное давление резания ks[39, 40]. Поскольку главное усилие резания имеет решающее значение [в то время как сила подачи Р.0
...
Определение усилий резания в зависимости от различных (рассматриваемых ниже) факторов имеет особое значение при использовании твердых сплавов, позволяющих применять такие скорости резания, которые создают высокие усилия резания. Для преодоления этих усилий станок должен подвергаться предельным нагрузкам. Поэтому при конструировании обрабатывающих станков и инструментов для твердого сплава необходимо знание величин отдельных составляющих усилия резания.
...
Для практического определения усилия резания разработано большое количество механических, гидравлических, пневматических и электрических приборов, из которых наибольшее распространение имеет индуктивный прибор Шалльброха и Шаумана [41].
...
Влияние прочности обрабатываемого материала. Из сказанного о процессе стружкообразования следует, что удельное усилие резания тесно связано с прочностью и твердостью обрабатываемого материала. Тем не менее расчеты на основе этих данных о прочности вызывают
...
Рис. 75. Зависимость усилия резания при точении твердым сплавом S2 от величины переднего угла. Обрабатываемый материал—сталь St 70.11, сечение среза aXs=4,5X0,47 = 2,1 мм2,
...
большие трудности; формулы же, полученные эмпирическим путем, в частности уравнение Кроненберга [4] для чугуна и стали, могут служить лишь для ориентировочных расчетов.
...
С увеличением угла установки х давление резания сначала снижается, достигая минимального значения, а затем снова возрастает. Лучший угол установки при обработке стали составляет 45°, при обработке чугуна 60°. Изогнутое лезвие и большой радиус закругления вершины с относительно большой длиной захвата обуславливают большую деформацию стружки и, следовательно, высокое удельное усилие резания.
...
Влияние сечения среза. Общее усилие резания возрастает (при соблюдении одинаковых углов резца и практически одинаковых условий обработки) почти линейно с увеличением сечения среза. Удельное усилие резания, напротив, сильно увеличивается с уменьшением сечения среза, так как при малом сечении стружки затрачивается относительно большая работа на ее образование. В двойной логарифмической системе координат зависимость удельного усилия резания от сечения стружки для различных материалов выражается прямой (рис. 76).
...
Удельное давление резания зависит также от формы стружки. При увеличении толщины стружкн h
...
порционально. Таким образом, удельное усилие резания зависит от глубины резания — с увеличением подачи оно уменьшается.
...
Влияние скорости резания. Скорости резания, применяемые при обработке быстрорежущими сталями, не влияют на удельное усилие резания. При повышении скорости резания до — 100 м/мин (что вполне возможно для твердосплавных резцов) усилие резания уменыиает-
...
нагревают (различный индукционный или электродуговой нагрев, а также применение сварочной горелки), на преодоление сопротивления отделению и деформации стружки требуется меньшее усилие, поскольку с повышением температуры прочность и твердость всех материалов уменьшаются [50—56]. Повышение твердости в результате деформации обрабатываемой детали и стружки произойти не может. Поэтому усилие резания, как показали последние исследования, существенно уменьшается (при условии, что режущая кромка, которая находится в таких же условиях, как и обрабатываемый материал, способна выдержать температурные нагрузки). Поскольку твердый сплав обладает очень высокими жаропрочностью и горячей твердостью, резание обрабатываемой детали в нагретом состоянии очень перспективно [57—59]. По этим же соображениям, в настоящее время особый интерес представляет горячее резание минералокерамическим инструментом.
...
Как уже говорилось выше, температура играет решающую роль при образовании нароста на поверхности резца и износе лезвия. Для стальных инструментов, у которых с повышением температуры прочность н твердость уменьшаются, температура резания вообще имеет основное значение. Критический диапазон температур при применении твердосплавных инструментов (в результате высоких «горячей» твердости и прочности металло-керамических твердых сплавов) лежит значительно выше, чем у быстрорежущей и тем более углеродистой сталей. Тем не менее выяснение причин теплообразования на лезвии и определение температуры резания имеет очень большое значение с точки зрения их влияния на стон-кость твердосплавных инструментов.
...
Энергия, затрачиваемая на обработку материала, почти полностью преобразуется в теплоту. В соответствии с затратой работы при резании, образующуюся теплоту можно подразделить на теплоту стружкообразо-вания, теплоту деформации и теплоту трения, На
...
рис. 77 [49, 50, 55, 60—62] показано, как распределяется образующаяся теплота на обрабатываемую деталь, инструмент и стружку. Такое распределение бывает лишь при нормальных режимах обработки; при неблагоприятном выборе режима (неправильные углы резания и сечения стружки) или при тупом резце сопротивление резанию увеличивает
...
ся при одновременном повышении температуры, причем на инструмент и на обрабатываемую деталь приходится большая доля теплоты.
...
резания, затем следует подача; глубина резания влияет лишь незначительно. При анализе удельного усилия резания установлено, что для достижения большей производительности целесообразнее получать толстую стружку, т. е. давать большую подачу. С точ
...
глубина резания и малая подача. Поскольку температура резания оказывает решающее влияние на стойкость, рекомендуется применять малую подачу и большую глубину резания.
...
Кремер 1 установил, что при обработке стали твердыми сплавами на высоких скоростях резания (50— 500 м/мин)
...
Обрабатываемый материал. При резании различных материалов развивается и различная температура. Чем прочнее материал, тем больше сопротивление резанию и теплообразование. Так, например, при обработке стали и чугуна возникает значительно более высокая температура, чем при обработке цветных и легких металлов. В свою очередь при резани стали развивается более высокая температура, чем при резании чугуна. Однако это нельзя объяснить различными удельными усилиями резания. Во всяком случае, тепловая нагрузка на лезвие при обработке чугуна ниже, чем при обработке стали. Это можно объяснить тем, что для нагрузки лезвия решающим является не абсолютное количество тепла, а доля его от общего количества теплоты, приходящаяся на нагрев резца, что определяется режимом обработки и стружкообразованием. Витая стальная стружка отделяется от резца не непосредственно за режущей кромкой, а скользит по передней поверхности, образуя спираль. В результате этого увеличивается не только поверхность соприкосновения между стружкой (в качестве основного носителя теплоты) и резцом, но и продолжительность контакта. В противоположность этому менее деформированная и значительно более холодная чугунная стружка сразу отделяется от резца и падает. Таким образом, поверхность и продолжительность соприкосновения очень малы, а следовательно, и температура лезвия значительно ниже. Так как температурные кривые при обработке чугуна и стали изменяются совершенно по-разному, то и влияние подачи на скорость резания чугуна сказывается в значительно меньшей степени.
...
Определенное значение' имеют также теплопроводность и теплоемкость обрабатываемого материала; чем больше теплопроводность, тем быстрее отводится теплота от места ее возникновения; чем больше теплоемкость, тем большее количество теплоты раходуется на нагрев обрабатываемой детали и тем меньше нагревается резец и стружка.
...
Обрабатывающий материал. Теплопроводность и теплоемкость инструмента влияют на температуру резания таким же образом, как и соответствующие свойства обрабатываемого материала. Теплопроводность твердых сплавов группы WC—Со (см. табл. 8) значительно выше теплопроводности быстрорежущей стали. Это
...
благоприятно сказывается на обработке материалов, дающих стружку надлома, когда температурная нагрузка на лезвие не очень большая. В сравнении с быстрорежущей сталью твердые сплавы WC—TiC—Со для обработки стали обладают (в зависимости от содержания TiC + ТаС) примерно такой же или несколько меньшей теплопроводностью. Однако этот недостаток, который мог бы сказаться на температуре резания, не существенен, так как режущие свойства твердых сплавов не подвержены влиянию температуры в такой степени, как сталь. То же справедливо и в отношении удельной теплоемкости твердых сплавов, которая значительно ниже удельной теплоемкости быстрорежущей стали.
...
Под стойкостью режущего инструмента подразумевают отрезок времени, в течение которого заточенный режущий инструмент работает до затупления. Опыты по определению стойкости имеют важное значение для оценки обрабатываемости материала и выбора режущего материала и позволяют определить ориентировочные скорости резания для производственных условий [40, 64—66]. Таким образом, стойкость различных режущих материалов при обработке определенного материала и прочих равных условиях резания (этот случай интересен в первую очередь) характеризует пригодность этих режущих материалов для данного процесса резаиия. С другой стороны, стойкость определенного инструмента при обработке различных материалов при прочих равных условиях резания характеризует обрабатываемость этих материалов [21, 24, 25, 67—72]. Путем применения прерывистого резания (некруглых, ребристых валов с пазами) условия испытания при определении стойкости могут быть осложнены и приспособлены к условиям обработки фрезерованием.
...
Практически стойкость режущего инструмента определяют на опытах по точению или других видах резания; при постояннных режимах ступенчато повышают скорость резания и определяют время полного износа ре-
...
жущей кромки. Износ быстрорежущей стали выявляет-ется в виде блестящей полосы на поверхности резания, образующейся в результате того, что затупившееся лезвие не режет, а скользит по поверхности резания.
...
Зависимость стойкости от скорости резания может быть выражена кривыми, которые в системе двойных логарифмических координат превращаются в прямые линии (прямые Т—и).
...
Для построения прямых стойкости можно обойтись двумя точками, расположенными на возможно большем расстоянии друг от друга. Построение подлинных кривых Т—v является продолжительной операцией. При резании твердым сплавом, т. е. материалом, обладающим устойчивой структурой, как правило, не бывает внезапного выхода лезвия из строя; оно изнашивается медленно по задней (полоска износа) и по передней поверхностям (лунка) резца одновременно. Поэтому для определения стойкости твердосплавного инструмента обычно применяют так называемый «метод износа лезвия». При этом определяют увеличение ширины площадки износа на задней поверхности резца [27, 31, 32, 36, 73, 74]. Вначале износ прогрессирует быстро, затем все медленнее, и при построении графика в двойных логарифмических координатах снова получают прямую линию (прямую В—Т').
...
Для сокращения продолжительности испытаний па стойкость были предложены многочисленные методы кратковременных испытаний. Так, например, твердые сплавы испытывают до ширины площадки износа 0,1 мм и получают так называемые кривые Г0д—v. Измерение температуры резания, которое является относительно
...
быстрой и простой операцией, также может быть использовано в качестве кратковременного метода. По кривым температура резания — скорость резания (кривые Т
...
Многочисленным другим методам определения стойкости (при особом внимании к кратковременным методам испытаний) посвящено систематическое исследование Шалльбро.ха и Бетмана [18].
...
В процесе резания резец выходит из строя в результате затупления (конец периода стойкости), поломки (полное разрушение режущей кромки или выкрашивание частиц режущего материала), размягчения (потеря твердости у стали и приваривание — явления, почти не наблюдаемые у твердого сплава) и, наконец, в результате все увеличивающегося износа. Характер износа и его влияние на процесс резания могут быть различны.
...
На рис. 79 показаны разные виды износа токарного резца, которые могут проявляться раздельно или одновременно [18]. При работе твердосплавным инструментом причиной выхода резца из строя является в первую очередь его износ. Задняя и передняя поверхности резца постепенно истираются до полного затупления. Тщательное измерение ширины площадки износа свидетельствует [75] о скачкообразном увеличении износа (каскадный износ), которое можно объяснить изменениями, происходящими в характерной для твердых сплавов структуре.
...
При обработке материалов, дающих сливную стружку (сталь), резец обычно изнашивается по задней поверхности вследствие трения; износ по передней поверхности вследствие истирания происходит кратерообразно под влиянием очень нагретой, твердой, шероховатой и изогнутой стружки, причем за режущей кромкой образуется корытообразное углубление — так называемая «лунка». На рис. 80 показан износ по задней поверхности резца (площадка износа), а на рис. 81 —лунка на передней поверхности твердосплавного резца. При точении глубина лунки увеличивается, причем ее край, на-
...
ходившийся вначале на расстоянии — 1 мм за режущей кромкой, приближается к последней по мере резания (см. рис. 81). Поскольку одновременно изнашивается и задняя поверхность, полоска между режущей кромкой и краем лунки (так называемая «полка перед лункой») становится все уже, угол заострения уменьшается, что приводит к более или менее сильному выкрашиванию режущей кромки, и резание становится невозможным.
...
При определении стойкости твердых сплавов путем измерения износа резца в большинстве случаев определяют ширину площадки износа В на задней поверхности резца (см. рис. 80) с помощью измерительного микроскопа. Износ по передней поверхности, определение которого можно было бы проводить путем измерения объема лунки, пока не применяется для количественной оценки [40, 76, 77].
...
Процесс и причины износа металлического режущего материала при обработке резанием очень сложны. У твердого сплава они связаны со свойствами обрабатываемого материала и с характерными свойствами структуры самого режущего материала [21, 24, 25, 31, 36, 40, 60, 67—69, 71, 72, 74, 78—86]. В соответствии с описанием стружкообразования различают материалы, дающие короткую стружку надлома (чугун, цветные металлы, керамика, пластмассы и т. д.), и материалы, дающие сливную стружку (сталь).
...
У чугуна удельное сопротивление резанию относительно мало, поэтому образуется небольшое количество тепла. Короткая стружка надлома отделяется от материала и сразу спадает без длительного соприкасания с режущей кромкой. Поскольку в процессе резания стружка является основным носителем тепла, то при обработке чугуна вследствие небольшого теплообразования и короткого времени соприкасания лишь с не-
...
большой частью режущей кромки, тепловая нагрузка на режущую кромку не очень велика. Приваривания чугунной стружки, содержащей графит, к твердому сплаву под действием тепла и давления, т. е. наростооб-разования и лункообразования при высоких скоростях резания, как правило, не наблюдается. Однако чугунные стружка и деталь в большинстве случаев очень тверды и изнашивают инструмент путем истирания [87]. Кроме того, вследствие незначительного расширения чугуна общее давление резания концентрируется на очень малой поверхности лезвия; таким образом, возникающее местное давление может быть весьма значительным и необходима большая прочность режущей кромки. Поэтому для обработки чугуна пригодны лишь очень твердые и достаточно вязкие с хорошей теплопроводностью твердые сплавы высокой износостойкости; этим требованиям и отвечают в первую очередь сплавы WC—Со.
...
О причинах износа твердых сплавов WC—Со существует несколько точек зрения. Согласно Давилю [88], твердые сплавы с содержанием Со менее 10% имеют связной карбидный скелет значительной прочности, заполненный мягким и легкоплавким Со. Последний изнашивается в первую очередь, карбидный скелет ослабляется и начинает выкрашиваться в зависимости от его твердости и вязкости. Поскольку это явление носит, по-видимому, периодический характер, ширина площадки износа приобретает ступенчатую форму (каскадный износ). Согласно электронномикроскопическим исследованиям Понса и его сотрудников [89], при абразивном износе на кристаллах WC появляются трещины, способствующие их выкрашиванию.
...
Очень сильный износ по передней поверхности резца (WC—Со) при точении стали заставил Трента [36, 90] предположить, что здесь образуется жидкая фаза в виде тонкой пленки, которая быстро удаляется. С помощью экспериментов, аналогичных опытам Давиля [37, 38], автору удалось доказать, что между твердыми сплавами WC—Со и сталью при температуре 1300—1325° С образуется жидкая фаза. Если в твердом сплаве присутствует TiC, температура повышается до 1350° С и выше. Несомненно, что в расплавлении поверхности важную роль играет и давление.
...

Краткий справочник технолога-термиста
Спутник термиста
Новые материалы
Твердые сплавы
Цементация стали
Зварювальні матеріали
Контактная сварка

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Твердые сплавы