Зміст статті Сторінки статті: 1 2
Оброблюваність жароміцних і нержавіючих сталей і сплавів у багато разів нижче, ніж оброблюваність звичайних конструкційних сталей, і в значній мірі визначається особливостями хімічного складу і структури.
Специфіка хімічного складу і структури жароміцних сплавів обумовлює цілий ряд особливостей при обробці цих матеріалів різанням. Найбільш важливими з них є наступні: великі величини сил різання; високі температури в зоні різання; висока інтенсивність абразивного і дифузійного зносу; виникнення шкідливих вібрацій.
Ці особливості характерні і для тугоплавких металів. Механічні властивості тугоплавких металів досить сильно змінюються в залежності від температури в порівняно вузькому, інтервалі. Межа плинності тугоплавких металів швидко зростає зі зменшенням температури, але інтенсивність його зниження для розглянутих металів різна, велика для молібдену і вольфраму в порівнянні з танталом і ніобієм. Швидке зростання межі текучості обумовлює більш крихке руйнування металу при низьких температурах, так як зародження і розвиток мікротріщин під дією навантаження здійснюється легше, ніж деформація ковзання.
У зв'язку з цим тугоплавкі метали мають різну чутливість до крихкого руйнування, і їх за цією ознакою можна умовно розділити на дві групи: перша група - вольфрам, молібден, хром друга група - ніобій, тантал і ін.
За даними М.В. Мальцева і американського вченого Дж. X. Бехтольд, в кожній з груп елементи, що мають менший атомний номер, більш чутливі до крихкого руйнування, ніж елементи з великим атомним номером. Причина цих відмінностей повністю не встановлена. Можливо, що ці відмінності є наслідком різної розчинності домішок впровадження, сегрегацією різних домішок на межах зерен. Все тугоплавкі метали дуже чутливі до забруднення газовими домішками (киснем, азотом, воднем).
Залежно від змісту домішок тугоплавкі метали виявляють значні коливання фізичних властивостей.
Теплофізичні властивості матеріалів впливають на поведінку металів при механічній обробці. Низький коефіцієнт теплового розширення призводить до появи невеликої величини теплового розширення в зоні різання. Набагато більше значення, ніж вагова теплоємність, при механічній обробці, має об'ємна теплоємність. Величина її досягає 69-75% об'ємної теплоємності стали. Тому вольфрам нагрівається швидше, ніж сталь і температура оброблюваної деталі, стружки і різця вище, ніж при різанні стали.
Розгляд особливостей властивостей тугоплавких металів, і зокрема вольфраму, переконливо показує надзвичайно великі труднощі, які супроводжують процеси механічної обробки цих матеріалів. Порівняння оброблюваності сплавів вольфраму, молібдену і ніобію з жароміцних сплавом XH77TЮP по швидкості дає наступні коефіцієнти оброблюваності Kυ; молібденовий сплав ВМ23,4, сплав ніобію 1,6; сплав вольфраму з молібденом 0,32 і вольфрам 0,14.
У літературі є мало даних про оптимальні режими різання вольфраму, дані ці часто суперечливі, тому необхідно проводити подальші дослідження для їх уточнення і пошуку нових способів інтенсифікації процесу різання.
Були проведені дослідження по точіння вольфраму різцями, оснащеними пластинами з швидкорізальних сталей Р18, Р12Ф5М і твердих сплавів ВК8, ВК60М, ВК15М. Геометрія різців: а = 10-12 °, γ = 15 °, γ f = 0 °, φ = 45 °, φ1 = 15 °. Заточка різців з твердих сплавів проводилася алмазним кругом АСВ, з швидкорізальних сталей - кругом ЕБ; після заточки різці доводили на чавунній плиті за допомогою порошку карбіду бору. За критерій затуплення був прийнятий знос по задній поверхні h3 = 0,6 мм.
Дослідження показали, що стійкість різального інструмента дуже мала і не перевищує декількох хвилин. Крім того, як відомо, стійкість не може характеризувати ріжучі властивості інструменту при обробці тугоплавких металів. Тому доцільніше оцінювати ріжучі властивості по площі обробленої поверхні. При точінні твердосплавним різцем зі сплаву ВК60М зменшення швидкості різання з 60 до 5 м / хв дозволяє збільшити стійкість з 2 до 4 хв. Однак площа поверхні, обробленої до затуплення різця, зменшується більш ніж в 5 разів (з 22 • 10 3 до 4 • 10 3 мм 2). Таким чином, прагнення до збільшення стійкості призводить до дуже великого зниження продуктивності (більш ніж в 10 разів). Тому доцільно призначати раціональні ре
жими різання виходячи з умови досягнення максимальної площі обробленої поверхні.
Кращі результати мають вольфрамокобальтового сплави марок ВК60М і ВК10ОМ з особомелкозерністой структурою, які на оптимальних рeжімах дозволяють збільшити площу оброблюваної поверхні в 3,5 і 2,5 рази відповідно в порівнянні з твердим сплавом ВК8.
Залежно зносостійкості інструменту від режимів різання при обробці вольфраму мають складний характер. Найбільша зносостійкість досягається при роботі в вузькому діапазоні швидкостей різання (υ = 30-40 м / хв для сплаву ВК15М і υ = 45-60 м / хв для сплавів ВК8 і ВК60М) і подач (s = 0,3-0,4 мм / об). Це є особливістю механічної обробки вольфраму.
Зниження або підвищення швидкості різання приводить до скорочення площі обробленої поверхні. При точінні вольфраму на малих швидкостях різання (υ = 5-20 м / хв) стружка сходить у вигляді дуже дрібних частинок, які викликають інтенсивний абразивний знос інструменту. Оброблена поверхня виходить з шорсткістю RZ = 80-40 мкм. При збільшенні швидкості різання до певних значень процес різання поліпшується, стружка сходить у вигляді великих сегментів, а іноді навіть зливна. Освіта зливний стружки пояснюється тим, що завдяки його виділяє тепла температура частини стружки знаходиться вище зони переходу з крихкого стану в пластичне. Тим же можна пояснити максимум площі при оптимальних швидкостях різання. Середня температура в зоні різання при точінні вольфраму різцем зі сплаву ВК8 на швидкостях 35-45 м / хв становить приблизно 700 ° С. Зона переходу з крихкого стану в пластичне коливається в широких межах 150-500 ° С. Температура переходу вольфраму з крихкого в пластичне стан залежить від наявності домішок впровадження, структури литого, деформованого або відпаленого металу та інших факторів. Вольфрам технічної чистоти, одержуваний методом порошкової металургії, як і матеріал ВПМ, має максимальну температуру переходу з крихкого в пластичний стан (450-500 ° С).
При швидкостях різання вище оптимальних стружка набуває червоного відтінку, приварюється до передньої поверхні різця. Різець дуже швидко зношується. Слід зазначити, що в процесі точіння різець зношується одночасно по передній і задній поверхнях на всіх досліджуваних діапазонах швидкостей різання.
Для сил різання, що виникають при точінні вольфраму високої щільності, характерна велика радіальна складова (до 50%), особливо для різців з негативними передніми кутами. Глибину різання слід призначати не більше 1,5 мм, особливо при обробці деталей з невисокою твердістю.
Після хімічної обробки поверхня нелегованого вольфраму має велику шорсткість, навіть при невеликому збільшенні можна розглянути правильні ряди надривів, кожен з яких може служити місцевим концентратором напружень. Імовірність відколювання і розтріскування особливо велика при фрезеруванні. Значні осьові і радіальні сили, неминучі під час свердління і нарізання нарізки, ведуть до утворення Викришування і радіальних тріщин. Розтріскування тонких, які не мають опори ділянок - серйозна небезпека при всякій операції різання. При порівняно високих швидкостях процесів безперервного різання, таких, як токарна обробка, освіта стружки супроводжується місцевим нагріванням, завдяки якому метал безпосередньо у передньої кромки інструменту переходить в напівпластичні стан, ніж частково усуваються шкідливі наслідки.
У зоні невисоких швидкостей різання (до 10 м / хв) кращі результати показують інструменти з швидкорізальної сталі Р18, але при збільшенні швидкостей вище 10 м / хв спостерігається різке зниження їх стійкості. Для різців зі сталі Р18 при обробці сплавів на основі вольфраму оптимальний передній кут Y = 20 °. Такий кут покращує освіту і сход стружки, а також зменшує сили різання. Геометрія різців повинна бути наступна: задній кут а = 15 °, головний кут в плані φ = 45 °, допоміжний кут в плані φ1 = 15 °, кут нахилу головної різальної крайки λ = 0 °, радіус при вершині 0,3-0, 4 мм. Для різців, оснащених пластинками з твердих сплавів, оптимальний передній кут у = 15 ° з упрочняющей фаскою, рівній 0,6-0,8 мм і γf = 0 °.
Просочений вольфрам можна легко обробляти різцями з різних сплавів. Так як ні вольфрам, ні просочують складові хімічно не реагують з ріжучим інструментом, помітна хімічна адгезія на крайках різця відсутня. Просочуючих матеріал фактично діє як мастило.
Сили різання при токарній обробці вольфраму, просоченого сріблом, при однаковій глибині різання менше сил при обробці великої частини інших металів і набагато менше, ніж при різанні непросоченого вольфраму. Незважаючи на невелику величину сил різання, максимальні значення глибини різання і швидкості подачі слід обмежувати внаслідок природного крихкості матеріалу і його високого модуля пружності. При токарній обробці просоченого вольфраму в певних умовах можна знайти схильність до вібрації. Однак обмеження, обумовлені коливаннями різця, з практичної точки зору до серйозних наслідків не приводять.
Зміст статті Сторінки статті: 1 2