Контактные процессы

В результате высоких скоростей деформации процесса резания резко меняются физико-механические свойства материала – возрастает число возможных плоскостей скольжения, изменяются соотношения между его пределом текучести и временным сопротивлением, возрастает химическая активность материала и т.д.

Экспериментальные данные показывают, что только за счет образования новой поверхности в пределах площадки контакта стружки с передней поверхностью лезвия в секунду возникает около 10¹⁵ свободных связей. И хотя продолжительность их существования в несвязанном состоянии 10^-12с, на передней поверхности лезвия успевает образовываться так называемый граничный слой. Этот чрезвычайно тонкий слой возникает благодаря мгновенному процессу схватывания двух разнородных материалов и сопровождающих его явлений адгезии и диффузии. В условиях действия внешней среды к этим явлениям присоединяются также адсорбция (поглощение вещества из газовой или жидкой среды поверхностным слоем твердого тела) и химические реакции вновь возникающих при резании поверхностей с внешней средой.

Граничный слой в свою очередь состоит из нескольких слоев – переходного между поверхностями инструмента и обрабатываемого материала и последующих. В пределах переходного слоя наблюдается большое количество пор, образовавшихся между выступающими зернами инструментального материала и внутри сильно деформированного обрабатываемого металла. Граничный слой формируется в результате действия явления переноса – перенесения одного материала на поверхность другого в результате твердофазных взаимодействий между ними. Перенос – явление чрезвычайно сложное и проявляется на макро- (налипы, обволакивание, намазывание), микро- и субмикроскопическом уровнях. Для него характерны неоднородность рельефа контактной поверхности вследствие различных скоростей схватывания и разрушения пары инструментальный – обрабатываемый материалы на различных участках контакта; фазовые превращения, обусловленные взаимодействием данной пары между собой и внешней средой; наличие текстуры; образование различных микро- и субмикроструктур и др. В связи со сложностью строения и названными свойствами граничного слоя он в отличие от обрабатываемого и инструментального материалов значительно хуже травится, почему и получил название «белый слой».

Граничный слой служит своего рода основой, влияющей на другие контактные процессы. Например, он может сохранять свою малую толщину или служить первоосновой для образования наростов значительной высоты; защищать площадки контакта от изнашивания или, наоборот, способствовать ему; изменять условия трения и т.д.

Под наростом понимают клиновидную, относительно неподвижную область материала, расположенную на передней поверхности лезвия у его режущей кромки.

Нарост – сложное по химическому составу агрегатное состояние металла из продуктов взаимодействия обрабатываемого и инструментального материалов и окружающей среды. Он состоит из слоев сильно деформированного обрабатываемого материала с включениями оксидов и карбидов обрабатываемого и инструментального материалов, а также кобальта, входящего в состав твердого сплава. Строение нароста сложное: основная часть – это «третье тело», прочно соединенное с поверхностью инструмента, на которое наращиваются последующие слои сходящей стружки. При разрушении нарост частично уносится стружкой, частично поверхностью детали, в результате чего увеличивается шероховатость.

П ри относительно низких скоростях резания образуется нарост первого вида.

Он имеет форму, близкую к треугольной, мало развит по высоте, имеет небольшой радиус округления вершины.

При более высоких скоростях образуется нарост второго вида значительной высоты, с большими передним и задним углами, достигающими 5…12. Основание нароста достаточно стабильно, а его верхняя часть часто разрушается. С дальнейшим возрастанием скорости резания этот нарост преобразуется в нарост третьего вида. Его форма становится прямоугольной или близкой к трапецеидальной, имеет значительную высоту. Наросты такого вида наиболее стабильны, их срыв происходит крупными частицами или полностью.

Е ще при более высоких резания возникает нарост четвертого вида, по форме и расположению близкий к первому. Это – нестабильное образование, постоянно изменяющееся во всем объеме. Разрушение его происходит путем постоянного «стекания» с лезвия.

9