Хрупкое, пластическая деформация, изнашивание.

Прочность режущего клина инструмента – способность выдерживать без разрушения нагрузку, обусловленную процессом резания. В зависимости от механически характеристик материала и схемы напряженного состояния разрушение может носить характер хрупкого или вязкого процесса.

Если соотношение нормальных и касательных напряжений соответствует кривой 1 (стр. 224), разрушение режущего клина произойдет путем среза после предварительной пластической деформации. Если напряженное состояние в режущем клине отвечает кривой 2, разрушение сопровождается пластической деформацией, но произойдет путем отрыва, а сели кривой 3 – путем отрыва без предварительной пластической деформации. Характер разрушения зависит также от скорости нагружения клина и уровня температур в зоне резания.

На практике в результате хрупкого разрушения наблюдаются либо выкрашивание режущих кромок, либо сколы режущей части.

 

Выкрашивание проявляется в отделении малых частиц режущей кромки и вызывается поверхностными дефектами площадок контакта, неоднородностью структуры инструментального материала, остаточными напряжениями в поверхностных слоях рабочей части инструмента. Сколы характеризуются отделением значительного объема рабочей части инструмента. Они происходят преимущественно по передней поверхности и по размерам соизмеримы с размерами площадки контакта. Основными факторами, влияющими на скалывание, являются свойства обрабатываемого и инструментального материалов, геометрия режущего клина (g, b и j) и толщина среза.

Для ряда сочетаний обрабатываемых и инструментальных материалов существует область режимов резания, в пределах которой инструмент не в состоянии срезать стружку, но сам подвергается пластической деформации и срезу. Особенностью этого вида разрушения является пластическое течение верхних контактных слоев и их последующий срез вдоль задней, а иногда и передней поверхности лезвия. Развитию процесса пластического течения способствует интенсивный разогрев и размягчение инструментального материала при высоких температурах резания. Повышению его пластичности способствует и то, что режущее лезвие работает в условиях всестороннего неравномерного сжатия.

Наступление момента пластического разрушения зависит от свойств инструментального материала и условий обработки. Так, при точении конструкционных сталей с толщинами среза а =0,3…0,4мм разрушение быстрорежущего резца наступает при u=36…60м/мин и температуре разогрева режущей кромки q=700°С, а твердосплавного – соответственно 350…500м/мин и 1100…1200°С.

Абразивное изнашивание. Снятие стружки с поверхности детали сопровождается изнашиванием режущих лезвий инструментов. Это происходит в результате комплексного действия целого ряда механических и физико-химических явлений на площадках контакта. Механизм абразивного изнашивания заключается в том, что твердые включения обрабатываемого материала, внедряясь в контактные поверхности инструмента, царапают их как микроскопические резцы. Особенно это проявляется, когда твердость инструментального материала в процессе резания падает, а обрабатываемый материал упрочняется. Абразивное действие оказывают частицы нароста, карбиды, интерметаллиды, оксиды и другие включения высокой твердости.

Адгезия, схватывание и перенос вещества. В процессе резания происходят одновременно накапливание частиц на одних микроучастках контактных площадок и срыв с других микроучастков тех же контактных площадок накопившихся на них частиц. В результате по всей контактной поверхности образуются микроочаги относительно кратковременного действия локальных сил адгезии (адгезия (прилипание, сваривание) – сцепление поверхностных слоев разнородных тел) между поверхностными слоями материалов инструмента и детали, чередующиеся с разрушением и уносом оторванных частиц стружкой или вновь образуемыми участками поверхности резания. Одной из причин локализации сил адгезии является отсутствие непрерывного сплошного контакта между задней поверхностью инструмента и обрабатываемым материалом.

 

Диффузионное изнашивание в процессе резания может происходить вследствие взаимного диффузионного растворения компонентов инструментального и обрабатываемого материалов; разрушения поверхностных слоев инструмента в результате структурных превращений и их разупрочнения.