Эффективность применения безвольфрамового твердого сплава Тн 20 при резании нержавеющих сталей с опережающим пластическим деформированием

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Полянчиков Ю .Н., д-р техн. наук, Крайнев Д. В., к-т техн. наук,
Норченко П. А., Ингеманссон А. Р., Щедриков С. О., Иночкин А. С.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЗВОЛЬФРАМОВОГО ТВЕРДОГО СПЛАВА ТН 20 ПРИ РЕЗАНИИ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ С ОПЕРЕЖАЮЩИМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Волгоградский государственный технический университет E-mail: techmash@vstu. ru
Представлены результаты исследования, свидетельствующие об эффективности применения твердого сплава ТН 20 при резании нержавеющих сталей с опережающим пластическим деформированием (ОПД).
Ключевые слова: резание, опережающее пластическое деформирование, нержавеющая сталь, безволь-фрамовый твердый сплав, теплопроводность
The results of research testifying to efficiency of application of carbide tool material TN 20 at cutting of stainless steels with advancing plastic deformation (APD) are presented.
Keywords: cutting, advancing plastic deformation, stainless steel, tungstenless carbide tool material, thermal conductivity
Традиционно выбор материала режущей части инструмента для лезвийной обработки различных сталей и сплавов производится на основании рекомендаций, полученных опытным путем. В качестве приоритетных параметров, характеризующих тот или иной инструментальный материал, выступают его механические свойства — твердость, пластичность, ударная вязкость. Как известно, теплопроводность материала инструмента оказывает значительное влияние на распределение тепловых полей в зоне резания и режущей пластине, закономерности протекания температурно-
деформационного процесса и характер износа режущей части инструмента. Поэтому добавление к принятым методикам выбора марки режущего клина инструмента параметров, учитывающих теплопроводности инструментального и обрабатываемого материалов, имеет научную и практическую ценность.
Обработка нержавеющих сталей аустенит-ного класса на получистовых и чистовых режимах характеризуется интенсивным износом инструмента, сопряжена с трудностью достижения нормируемого качества поверхности.
Повышение эффективности резания труднообрабатываемых сталей и сплавов может быть достигнуто при использовании ОПД.
Сталь 12Х18Н10Т (теплопроводность 16 Вт/мК) является наиболее характерным представителем класса аустенитных нержавеющих. Исходя из имеющихся рекомендаций и производственного опыта, чаще всего при обработке данной стали используются твердосплавные инструменты группы ВК, реже ВТК (теплопроводность: ВК8 — 52 Вт/мК, Т15К6 — 27 Вт/мК). Однако, в результате проведенных исследований можно констатировать, что эффект от применения ОПД для сплавов с меньшим содержанием карбида вольфрама и, соответственно, с меньшей тепловодностью оказался существенно большим. Было принято решение проверить данный способ обработки для твердосплавного инструмента с возможно более низкой теплопроводностью.
Среди промышленно применяемых марок был выбран безвольфрамовый твердый сплав ТН 20 (фазовый состав: TiC — 80%, Co+Mo — 20%- теплопроводность — 11 Вт/мК). Традиционная область применения данного
инструмента — углеродистые стали и сплавы, незакаленные инструментальные стали [1, стр. 217- 2]. Анализ механических свойств данного материала однозначно указывает на применимость его исключительно в области безударных нагрузок, что исключает его использование на черновых операциях.
Таким образом, в процессе резания участвует пара инструмент-заготовка с очень малыми значениями теплопроводности материалов. В работах [1, стр. 37- 3, стр. 41] указывается на определяющее значение температуры в зоне резания на протекание процесса и теплопроводности материалов инструмента и заготовки как важнейшего фактора, эту температуру формирующего. Важнейшим процессом, влияющим на формирование температуры, является теплораспределение и отвод тепла из зоны резания. Низкая теплопроводность инструментального и обрабатываемого материалов определяет малую длину контактных участков, быстрое наступление установившего режима и малую изменяемость размеров режущей пластины ввиду слабого теплообмена.
В работе [1, стр. 146] указано, что снижение теплопроводности обрабатываемого и инструментального материалов приводит к смещению скорости перехода от контактного взаимодействия с образованием нароста к взаимодействию с существованием пластического и вязкого контактов в сторону меньших значений. Кроме того, при ОПД повышается механическая прочность обрабатываемого материала, что, согласно [1, стр. 147], также приводит к снижению значения переходной скорости. Приведенные положения предполагают снижение величины переходной скорости и подразу-
мевает возможность расширения диапазона применяемых скоростей при резании с ОПД.
Рассмотрим влияние теплопроводности инструментального материала на касательную и нормальную составляющие силы резания. В работе [1, стр. 111] указано, что с уменьшением теплопроводности инструментального материала уменьшается длина пластического и полного контактов и несколько уменьшается значение касательных напряжений, в результате чего уменьшается площадь контакта срезаемого слоя и касательная составляющая. Аналогично влияет теплопроводность инструментального материала и на нормальную составляющую силы резания [1, стр. 113]. Повышение прочности обрабатываемого материала после стадии ОПД оказывает на длины контактных участков качественно такое же влияние. Таким образом, применение данного материала и данного способа должно привести к снижению силы резания. В ходе проведенных исследований данные предположения нашли подтверждение. Рассчитанная по методике профессора Плотникова [3, стр. 133] сила резания составила 1481 Н при обработке без нагрузки и 1375 Н при обработке после деформирования с усилием 2000 Н (глубина резания 1 мм, продольная подача 0,128 мм/об, скорость резания 100 м/мин). Подсчет силы резания через замерную мощность резания подтвердил полученные данные (1484 Н и 1376 Н соответственно). Для сравнения: применение материала ВК6 приводит к увеличению сил резания до 1697 и 1611 Н соответственно.
Результаты экспериментов показали значительное уменьшение износа пластин ТН20 при обработке с ОПД. Результаты представлены на рисунке 1.
1 — традиционное резание- 2 — резание с ОПД (нагрузка 2000 Н)
Рис. 1. Зависимость фаски износа к по задней грани от пути Ь резания (сталь 12Х18Н10Т — ТН 20- ур =
150 м/мин- / = 1 мм- = 0,128 мм/об).
Таким образом, при обработке нержавеющих сталей аустенитного класса применение твердого сплава ТН20 оправдано с точки зрения соотношения свойств обрабатываемого и инструментального материалов. Использование данного инструмента при резании с ОПД приводит к уменьшению сил резания и существенному снижению износа, шероховатость обработанной поверхности в ряде случаев снижается до 4 раз.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Талантов, Н. В. Физические основы процесса резания, изнашивания и разрушения инструмента / Н. В. Талантов. — М.: Машиностроение, 1992. — 240 с.
2. ЧФ ВНИИТС. Рекомендации по применению безвольфрамового металло-керамического твердого сплава «Монитикар». / ЧФ ВНИИТС. — Чирчик-19 Ташкентской обл., 1982. — 2 с.
3. Плотников, А. Л. Управление режимами резания на токарных станках с ЧПУ. / А. Л. Плотников, А. О. Таубе. — Волгоград: РПК «Политехник», 2003. — 183 с.
4. Подураев, В. Н. Резание труднообрабатываемых материалов / В. Н. Подураев. — М.: Высшая школа, 1974. -587 с.
5. Krainev, D. V. Progressive method of cutting stainless and heatproof steels and alloys / D. V. Krainev, P. A. Norchenko, A. R. Ingemansson // European Journal of Natural History. — 2008. — № 4. — PP. 94

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой