CC BY
148
2. Коган Б.И. Рациональные заготовки и технологические методы повышения ресурса деталей горной техники. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 1998. - 133с.
3. Балашов В.Ф. Внедрение износостойкого чугуна марки ИЧХ20РТ для быстроизнашивающихся деталей грязевых насосов. Информационный листок Кемеровского ЦНТИ №226-75.
□ Авторы статьи:
Коган Борис Исаевич
- докт.техн.наук, проф. каф. технологии машиностроения КузГТУ
Чибряков Михаил Владимирович ■ докт.техн.наук, зав. каф. ТМ и РМ КемГСХИ
Бадин
Игорь Николаевич
- ст. преп. каф. ТМ и РМ КемГСХИ
УДК 621.91.001
В. В. Трухин
ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Целью проводимых исследований являлось изучение механизма износа режущего инструмента при точении легированных белых чугунов, обладающих высокими износостойкими свойствами.
Исследование проводилось в широком диапазоне скоростей резания, подач и глубин при точении среднехромистого чугуна ИЧХ20р (в отожженном состоянии).
Режимы резания менялись в пределах: скорость резания V = 2-55 м/мин., подача
8 = 0,15-0,6 мм/об, глубина 1 = 1-4 мм.
Резец с механическим креплением был оснащен твердосплавной пластинкой из сплава ВК6М с оптимальной геометрией (у = 5о; у! = -10о; а = 6о; ф = 30-45°; ф! = 10о; f = 0,3-0,5 мм. Исследованию подвергались прирезцовая сторона стружки, изношенная задняя поверхность пластинки ВК6М и обработанные поверхности образцов, полученные при различных режимах обработки резанием.
Рентгеноструктурные исследования проводились на дифрактометре Дрон-0,5 со сцинтиляци-
онной регистрацией импульсов в железном фильтрованном излучении на режимах ] = 5^8 ца;
V = 40 кв. Интенсивность излучения регистрировалась на диаграммную ленту с помощью электронного автоматического потенциометра КСП-4. Вращение образца осуществлялось со скоростью 2 град/мин. При опытах применялся марганцевый фильтр. В результате рентгеноструктурного анализа установлено, что в процессе резания легированного чугуна имеет место перенос частиц обрабатываемого материала в инструмент, образование окислов на поверхности резца. На рис. 1 приведена рентгенограмма изношенной задней поверхности резца, на которой кроме исходных фаз обнаружено: СоБе204; Бе^; Бе^6; Ре20058; Wl8049 и др., свидетельствующие о переносе отдельных частиц обрабатываемого материала на инструмент. Наличие окислов вольфрама ^18049; W20O58) на рентгенограммах изношенной поверхности резца свидетельствует об окислении вольфрама в составе твердых сплавов. Появление сла-
А*)=1.951 (ср)
Соединения 4(А*)
Со3Ш 1.951
CoFe204 2.09
Ре2УГб 2.19
ШС 2.27
?е2Ш6 2.37
Со¥е-А0$ 2.51
ШцРм 2.65
/А*)^2.09(сп) ■ с1(А*)=1.19 Сел)
А(А*)=2.27 (с)
4(А*)=2.51 (о.с)
с1(Л*)=1.951 (сп)
с1(А*)=2.08 (сп.)
4(А*)=2.36 (о.с) <1(А*)=2.37 (ср)
<$(А*)=2.43 с1(А*)=2.45 4(4*) =2.50
4(4*) =2.51 (с)
4 (А*) =2.64 (ел) 4 (А*) =2.65 (ср)
Соединения 4 (А*)
Со3Ж 1.951
СоГе^ 2.08
¥егШ 2.36
¥е2Щ 2.37
Со3Ш 2.43
Щ3О49 2.45
№20^68 2.50
СоЕе204 2.51
¥е3Ш3С 2.54
Щ3О49 2.65
б)
Рис. 1. Рентгенограмма изношенной задней поверхности твердосплавного резца ВК6М: а) V = 55 м/мин, 0 = 780оС; б) V = 10 м/мин, 0 = 300оС
104
Б.И.Коган, А.А. Голубев, А.С.Иванов
бых линий окислов вольфрама было замечено при малых скоростях резанием V = 10-15 м/мин и соответственно температуре резания 300^450°С.
Однако при низких температурах резания скорость реакции окисления незначительна, поэтому заметного разрушения рабочей поверхности не
ется. Анализ рентгенограмм показывает, что несмотря на активность окислительной среды при высоких температурах (Р > 780оС) интенсивность окисления на контактных поверхностях повышается незначительно. Это можно объяснить вероятно действием защитной среды, которая препятст-
а)
б)
в)
г)
Рис. 2. Электронная микрофотография изношенной поверхности резца ВК6М и прирезцовой поверхности стружки:а) стружки при V = 25 м/мин, Q = 620С, х7000; б) стружки при V = 55 м/мин,
Q = 780оС, х7000; в) резца при V = 25 м/мин, Q = 6200С, х6000; г) резца при V = 55 м/мин, Q = 780оС, х6000
происходит, а появление окисных пленок препятствует схватыванию и снижает интенсивность адгезионного и абразивного износа инструмента [1- 3].
Известно, что скорость химических процессов зависит от температуры. Поэтому при высоких температурах и ювенальной поверхности скорость окисления значительно выше и, следовательно, интенсивность окислительных процессов повыша-
вует интенсивному окислению и снижает износ резца.
По данным Жилина В.А. [1], на контактных поверхностях инструмента, работающего в окислительных средах (кислороде и воздухе) имеет место не только поверхностное окисление, но и появляются очаги коррозии в глубине поверхностного слоя. Коррозия захватывает в первую очередь кобальтовую матрицу, карбиды окисляются с
скороанъ резания, м.мин
Рис. 3. Влияние скорости резания при точении чугуна на интенсивность излучения фаз CoFe2O4,
FesWsC, Fe2W6 на резце, имп/сек
меньшей скоростью.
На микрофотографии изношенной задней поверхности резца ВК6М отчетливо видны округленные контуры зерен wc, которые свидетельствуют о том, что карбиды окисляются наиболее интенсивно по острым кромкам, на границах с кобальтовой матрицей.
Наличие фаз Fe7W6; Fe2W; Fe2W6 свидетельствует о существовании адгезионного износа.
По рентгенограммам можно также судить о том, что максимальная интенсивность адгезионного износа при обработке легированного чугуна проявляется при низких скоростях и температурах резания. С повышением температуры контакта увеличивается соотношений твердости инструментального и обрабатываемых материалов, а также сопротивление контактным циклическим нагрузкам инструмента, а следовательно, уменьшается интенсивность адгезионного износа. Это можно рассмотреть на электронной микрофотографии изношенной задней поверхности и при-резцовой стороны стружки (рис. 2), на которых обнаружены пятна и изъяны, свидетельствующие об адгезионных процессах, происходящих в зоне контакта.
Обнаруженные фазы, интенсивность излучения, характер изъянов показывают, что размеры оторванных частиц, а следовательно, интенсивность адгезионного износа изменяются и особенно зависят от свойств обрабатываемого и инструментального материалов и режимов обработки. При резании легированного чугуна со скоростью
V > 45 м/мин, соответствующей температуре свыше 750о, наблюдается преобладание диффузионного износа, интенсивность которого резко возрастает с увеличением скорости и температуры резания.
Рентгенограммы изношенной задней поверхности инструмента, электронная микрофотография прирезцовой стороны стружки и обработанной поверхности образцов, на которых обнаружены соединения, свидетельствуют о структурных превращениях в поверхностных слоях инструмента, при которых образуются твердые растворы вольфрама и кобальта, железовольфрамовых и кобальтовольфрамовых карбидов.
В итоге были выявлены некоторые особенности процесса резания легированного чугуна: немонотонная зависимость интенсивности износа режущего инструмента от режимов резания - как результат неравномерного и неодновременного действия видов износа.
Изучение рентгенограммы позволяет сделать вывод, что при взаимодействии твердого сплава ВК6М и легированного чугуна имеет место: окислительный (Wi8O49, W20O58), адгезионный (Fe2W, Fe7W6) и диффузионный процессы (Fe3W3Q.
Проведенные исследования характера износа твердосплавного инструмента при точении легированного чугуна представляет интерес для решения вопроса обрабатываемости резанием труднообрабатываемых сплавов - определение стойкости и работоспособности режущего инструмента.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Жилин В. А. Роль окисления в износе режущего инструмента // Станки и инструмент, 1974. - № 5. - С. 25-26.
2. Гуревич Я. Л. Обработка резанием труднообрабатываемых сталей и сплавов // В сб.: Обработка резанием труднообрабатываемых сталей и сплавов. - МДНТП, 1969.
3. Лоладзе Т. Н. Износ режущего инструмента. - М.: Машгиз, 1955.
4. Полетика М. Ф., Афонасов А. И. Характер износа твердосплавного инструмента при точении труднообрабатываемых сплавов // Известия ТПЦ, 1976.
□ Автор статьи:
Трухин
Владимир Вениаминович
- доцент каф. информационных и автоматизированных производственных систем
