ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Природа износа режущего инструмента из "Смазочные материалы для обработки металлов резанием" Адгезионный износ. Основным вопросом в науке о трении является природа сил трения. Уже в самом начале развития этой науки существовали две принципиально различные точки зрения по первой из них трение является результатом механического зацепления шероховатых поверхностей твердых тел, по второй — результатом межмолекулярного их взаимодействия (адгезии) [16]. [c.23] Наличие сил адгезии на поверхностях контакти-рующихся тел доказано многими исследователями [6, 12—16]. Адгезионное взаимодействие в случае контакта одноименных поверхностей значительно больше, чем при контакте поверхностей из различных материалов. Так, в работе [4] для разъединения столбика диаметром 6 мм из стали 4Х14Н14В2М и пластинки из инструментального сплава Т15К6, сжатых в вакууме силой 10 кГ и подогретых в тех же условиях до 1000°С, потребовалась сила 48 кГ. Для разъединения же двух образцов из упомянутой стали понадобилась сила 1070 кГ. [c.23] Большое влияние на трение оказывает структура контактирующихся металлов. Наиболее склонны к схватыванию при трении металлы одинаковой структуры и особенно с гранецентрнрованной и объ-емноцентрированной решеткой, упрочняющиеся в результате поверхностной деформации. Отсутствие схватывания гарантируется в тех случаях, когда один из металлов пары имеет гексагональную кристаллическую решетку [18]. [c.24] При резании металлов создаются все условия для возникновения адгезионного взаимодействия наличие свежеобразованных чистых поверхностей трепня, высоких температур и больших удельных нагрузок на контактные поверхности. Однако существование сил адгезии при трении поверхностей твердых тел еще не является достаточным условием для возникновения адгезионного износа и не раскрывает механизма этого процесса. Если сила адгезионной связи частиц соприкасающихся тел меньше силы межмолекулярного (межатомного) взаимодействия одного из них, то отрыв частиц с поверхности этого тела, а следовательно, и его износ невозможен. Чисто адгезионный односторонний перенос частиц с поверхности одного тела на поверхность другого может быгь только в том случае, когда силы адгезии между этими телами больше силы связи атомов, находящихся в плоскости контакта, с соседними атомами того же тела. [c.24] Для каждого индивидуального вещества температура отрыва должна быть близка к температуре кипения. Однако уже при температурах плавления металлов, весьма близких к температурам резания, один из каждой тысячи атомов обладает энергией, необходимой для образования вакансии [19]. Поскольку считают, что температура в точках истинного контакта трущихся металлов может достигать температуры холодной плазмы [20], очевидно, адгезионный износ, хотя он и наблюдается при относительно невысоких средних температурах зоны трения , связан с температурными вспышками значительной интенсивности в отдельных точках поверхности. [c.25] Грубое повреждение поверхности не всегда связано с адгезионным износом. Иногда это усталостное выкрашивание металла, обусловленное непрерывной сменой во времени расположения пятен контакта или знакопеременным характером контактных напряжений [22]. [c.26] С увеличением температуры и ростом кинетической энергии молекул контактных поверхностей адгезионные связи ослабляются. Это приводит к уменьшению роли адгезионного износа при повышенных температурах [23]. [c.26] Термодиффузионный износ. Основная причина такого износа режушего инструмента — перемещение атомов в кристаллических решетках металлов под влиянием тепловых колебаний, направленное на достижение термодинамического равновесия в системе деталь — инструмент — окружающая среда. Взаимная диффузия атомов детали и инструмента обусловлена процессом выравнивания температур и концентраций в этих элементах системы в результате стремления системы к минимальному значению свободной энергии н максимуму энтропии. Диффузии способствуют дефекты кристаллической структуры, возникающие по разным причинам. [c.26] Из равенства (1.3) видно, что с увеличением температуры частота перемещений быстро возрастает, т. е. диффузионный износ увеличивается. Так, в случае диффузии углерода по междоузлиям кристалла железа ( составляет около 0,9 эв) при комнатной температуре атом углерода соверщает одно перемещение за 25 сек, а при температуре плавления железа (1545°С) —до 2-10 перемещений в 1 сек. [c.28] Из равенства (1.6) следует, что при увеличении температуры коэффициент диффузии экспоненциально возрастает, а множитель Во от температуры не зависит. Экспериментальные данные подтверждают этот вывод. Кроме температуры, на коэффициент диффузии влияют и другие факторы. Например, под действием механических деформаций коэффициент диффузии увеличивается, а примеси некоторых элементов в кристаллической решетке (в определенных концентрациях) иногда увеличивают его, а иногда уменьшают. Так, при низком содержании углерода Б стали коэффициент диффузии серы в сталь с увеличением содержания углерода уменьшается, но при более 0,6 вес.% остается постоянным. [c.29] Таким образом, при прочих равных условиях величина диффузионного износа инструмента прямо пропорциональна толщине диффузионного слоя. [c.31] Наиболее эффективными мероприятиями, подавляющими диффузионный износ, являются интенсивное охлаждение зоны резания и подбор такой пары обрабатываемый материал — инструмент, при которой коэффициент диффузии был бы минимальным. [c.32] Таким образом, интенсивность абразивного износа режущего инструмента зависит от твердости карбидов или иных абразивных частиц, а также от формы и ориентации их в обрабатываемом металле. Структурными особенностями сталей объясняется и влияние термической обработки (закалка, старение, отжиг, отпуск и др.) на их обрабатываемость. [c.33] В процессе резания за счет выделения тепла и повышения температуры трущиеся материалы могут претерпевать различные фазовые превращения, что может повлиять на износ инструмента. Так, любая сталь при нагреве выше 723 °С изменяет свою структуру зерна перлита превращаются в зерна аусте-нита (твердый раствор углерода в железе). При быстром охлаждении на воздухе или при использовании смазочно-охлаждающей жидкости зерна аусте-нита превращаются в очень твердое и хрупкое вещество— мартенсит [26]. Расчеты показывают [27], что при скоростном резании продолжительность нагрева срезаемого металла составляет десятитысячные доли секунды, тогда как для превращения цер-лита в аустенит при 800—850 °С нужны по меньшей мере десятые доли секунды. Поэтому фазовые превращения может претерпевать лишь металл инструмента, который в процессе резания постоянно находится в нагретом состоянии. [c.33] Вернуться к основной статье