18 Деформация и наклеп материала под обработанной поверхностью

В процесссе снятия стружки деформация слоев обрабатываемого материала возникает не только в области угла действия Ψ, но и впереди резца и под плоскостью резания АВ.

Пластической деформации предшествует упругая. Последняя обратима и поэтому упругодеформированные слои материала восстанавливаются так, что обработанная поверхность после прохождения резца приподнимается относительно плоскости резания на какую-то величину h_упр. Другими словами: если бы не было упругой деформации, след обработанной поверхности проходил бы по линии АВ. В отличие от упругих пластические деформации проводят к тому, что в поверхностном слое детали металл получает наклеп или обработочную твердость, которая характеризуется:

• искажением кристаллической решетки и возникновением внутренних остаточных напряжений;

• сильным измельчением зерен металла;

• появлением текстуры, т.е. преимущественной ориентировки зерен в определенном направлении.

Для изучения глубины и интенсивности наклепа используются различные методы:

1). Рентгенографический

Для определения глубины наклепанного слоя необходимо провести рентгенографическую съемку исследуемой поверхности образца или детали. При этом измельчение зерен и наличие напряжений вызывает изменение рентгенограмм в отличие от рентгенограмм, полученных после съемки ненаклепанного (ненапряженного) исходного металла. После съемки первой рентгенограммы стравливается определенный слой и снова снимается рентгенограмма. Этот процесс повторяется до исчезновения изменений в характере рентгенограмм, что свидетельствует о полном стравливании наклепанного слоя. По величине стравленного слоя судят о глубине наклепа.

2). Механический (метод Н.Н.Давиденкова)

Метод сводится к последовательному стравливанию с обработанной поверхности разрезанного кольца или пластинки наклепанного слоя и измерению деформаций, происходящих при этом. Следует иметь в виду, что все поверхности кольца или пластины, кроме изучаемой, покрываются цапонлаком. Величина деформации и толщина стравленного слоя дают возможность по известным формулам вычислить остаточные напряжения, действующие в каждом слое, после удаления всех предыдущих слоев.

3) Измерение микротвердости

Определение поверхностной твердости производится на приборах вдавливанием с нагрузкой от 0,2 до 2Н алмазной пирамиды с квадратным основанием и углом при вершине между противолежащими гранями 136⁰. О величине твердости судят по отпечатку диагонали алмазной пирамиды после вдавливания ее в исследуемую поверхность под определенной нагрузкой. По твердости определяют степень наклепа.

Одной из основных причин появления наклепа при бработке следует считать округление лезвия. В действительности передняя и задняя поверхности зубьев инструментов сопрягаются не по линии, а по поверхности, которая в сечении представляет собой дугу окружности радиусом ρ.

Величина радиуса округления лезвия составляет ρ=10…20 мкм дае для самой тщательной заточки и доводки зубьев инструментов. После грубой заточки и затупления инструмента величина ρ составляет сотые и даже десятые доли миллиметра. Так как плоскость скалывания СД будет касательной к окружности радиусом ρ, следует отметить, что металл ниже линии EF поднимается режущим лезвием и в стружку не переходит. Деформированный слой после прохождения резца определяет глубину наклепа.