Критерии квазипластичного режима при направленном по верхностном разрушении твердых материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 666.9-16 Т.Б. Теплова

КРИТЕРИИ КВАЗИПЛАСТИЧНОГО РЕЖИМА ПРИ НАПРАВЛЕННОМ ПОВЕРХНОСТНОМ РАЗРУШЕНИИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ

Семинар № 4

При рассмотрении тепловых процессов сопровождающих шлифование в режиме квазипластичности (1) можно выделить критериальные зависимости, определяющие условия при которых процесс обработки не будет переходить из области квазипластичного резания в область хрупкого разрушения:

Критерий хрупкого термического разрушения характеризует устойчивость материала к хрупкому термическому разрушению.

саТ’ в=в *(1+кТ А -1 ±Ъ+4‘к (1 -*)

АТ1,2 =

Е * во

к

(1)

Возникающие в процессе микрошлифования материала напряжения под действием нормальной составляющей силы резания не должны превосходить предел прочности материала на сдвиг:

Е *А,

2 *(1 -М)

АТ +

к * АТ2

< Тс

(2)

критерий хрупкого термического разрушения имеет вид:

Е

2 *(1 -м)

сд

АТ +

к * АТ2

< 1. (3)

При шлифовании поликристаллов критерий хрупкого тер-

мического разрушения будет иметь вид:

А1 - АД

1( раст)

= Е,

1о

= Е А12 -А

1о

А11 = ДАТ1о С = Е1

А12 = ААТ1о

А- -ДАТ

!о

С2 = Е2

РгАТ -

А

1о

= А1 С = Е1е - Е1 ДАТ

1о ’ С2 = Е2 ААТ - Е25 = с1 + Е1в1АТ = с1

Е

= _! + Я АТ

Е

1

С2 = Ев АТ - Е^ - Е^АТ Е1

Е2с1 + Е1с2 = Е1Е2Р2АТ - Е1Е2Р1АТ сЕ + с жЕ2

АТ =

^р^1 ' сж 2 ~

Е1 Е2(Д -в1)

/ 1 1 X

Г (-----+------)

Г (Е + Е2) = сд (£2 Е/

Е1 Е2(Д - Р1) (Д -А)

С2 = Е2 I Р2 АТ +^2^1

----с -

Е1

1

-Е2 I ДАТ +

Д^АТ Т

Е Е

12

(2-в1 )АТ + (вк в к1 А АТ2

<1

(4)

С =

Рис. 1

Третьим критерием, характеризующим тепловое воздействие на обрабатываемый материал при шлифовании в режиме квазипластичности является критерий сохранения формы.

В процессе микрошлифования распределение тепла по обрабатываемому материалу происходит неравномерно. Благодаря внешнему охлаждению при обработке, основному нагреву подвергается центральная часть поверхностного слоя, непосредственно находящаяся в зоне резания. АЬ = АТсрМ

ДЬ<5; 5 - врезная подача

Основное условие получения бездефектной обрабатываемой поверхности заданной шероховатости будет АТв

иметь вид

8

(5)

расширения материала при поверхностной обработке. При таком режиме обработки основной поток тепла распространяется в поверхностном слое обрабатываемого материала и уносится при удалении мельчайших частиц поверхностного слоя.

Кроме температурных факторов важное влияние на получение бездефектной поверхности нанометрового микрорельефа в процесс квазипла-стичного шлифования имеют коэффициент упругости материала и изменение упругих свойств обрабатываемой поверхности при изменении кристаллографических направлений в обрабатываемом монокристалле или поликристаллическом материале и коэффициент упругости обрабатывающей системы (2).

Была определена жёсткость упругой системы станочного модуля АН12ф4. Данные экспериментальных измерений приведены на рис. 2.

Обладая достаточной жесткостью в каждом своем звене УОС все же имеет подвижность между своими частями. Можно оценить уровень собственных частот упругой обрабатывающей системы:

к„,

т„.

2п

при к=7о Н/м, тст~ 4,5 кг, собственная частота УОС vст ~ 2о*1о3 Гц.

Критерий упругости будет иметь вид:

1

2пу„

к

а

(6)

При соответственном подборе режимов обработки, руководствуясь приведенными выше критериями хрупкого термического разрушения, можно обрабатывать материал так, чтобы устранить негативное влияние теплового

Поскольку в процессе микрошлифования существует спектр различных частот, то получение бездефектной поверхности высокого качества с нанометровым микрорельефом будет осуществляться тогда, когда УОС будет резонировать с колебаниями частиц поверхностного слоя.

ш =

Рис. 2

При учете всех основных критериев процесса размерно-регулируемого микрошлифования возможно получать изделия из твердых материалов с заданными размерными и качественными параметрами и автоматизировать

1. Теплова Т. Б. Учет тепловых процессов при прецизионной механической обработке твердых материалов и минералов. М.: Горный журнал 2оо7-№1

процесс микрошлифования изделий. В зависимости от цели применения обработанного твердого материала могут быть использованы различные технологические приемы и режимы шлифования.

------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Теплова Т. Б. Учет упругих постоянных упругой обрабатывающей системы при микрошлифовании твёрдых материалов, М.: ГИАБ 2оо7-№3.

— Коротко об авторах

Теплова Т.Б. - кандидат технических наук, докторант, кафедра «Физика горных пород и процессов», Московский государственный горный университет.