книги / Циклическая прочность металлов

С увеличением скорости резания глубина пластической дефор­ мации, а следовательно, и глубина наклепанного слоя умень­ шаются, причем этот процесс вначале происходит довольно быстро, а потом замедляется. Так как поверхностный наклеп способствует повышению циклической прочности, то естественно, что уменьшение глубины этого наклепа с увеличением скорости должно явиться второй причиной, влияющей на уменьшение предела усталости.

П р о д о л ь н а я п о д а ч а р е з ц а

Из всех параметров режима резания металлов продольная подача резца имеет наибольшее Значение в установлении величины их циклической прочности. Причина этого заключается в том, что изменение продольной подачи резца вызывает наиболее зна­ чительные изменения тех физических компонентов, которые составляют механизм изменений циклической прочности метал­ лов.

Вопрос о влиянии на предел усталости металлов величины продольной подачи резца при обработке их резанием (точением) освещен недостаточно.

Для исследования этого вопроса было изготовлено пять серий образцов; средняя часть каждого образца от диаметра 17 мж точилась до диаметра 12 жж в три прохода; при этом величины подачи ( 5) резца для серий образцов менялись и были приняты такие (в жж/об): 0,08; 0,16; 0,2; 0,4 и 0,6. Все остальные параметры резания были неизменны.

Результаты этого исследования сведены в табл. 21, иллю­ стрированы профилограммами на фиг. 85 и изображены в виде графика a_i = / (s) на фиг. 86.

Анализ результатов этого исследования показывает, что с увеличением продольной подачи резца предел усталости интен­ сивно и непрерывно снижается. Особенно резко это снижение происходит при увеличении подачи в диапазоне средних величин от 0,15 до 0,2 жж/об; далее в диапазоне подач от 0,20 до 0,60 жж/об снижение идет почти пропорционально увеличению подачи.

прочности стали, является, по-видимому, микрогеометрия обрабо­ танной поверхности. Из табл. 21 и профилограмм на фиг. 85 видно, что с увеличением подачи резца микрогеометрия обработанной поверхности резко ухудшается. Это ухудшение, видимое во мно­ гих случаях даже простым глазом, дает значительную по вели­ чине концентрацию напряжений не только в концентраторах, ритмично чередующихся, но и в концентраторах местного харак­ тера. Отрицательное влияние плохой микрогеометрии поверх­ ности в этом случае, очевидно, перекрывает положительную роль поверхностного наклепа, глубина и степень которого должны увеличиваться с увеличением продольной подачи резца.

Г л у б и н а п о с л е д н е г о п р о х о д а р е з ц а

Глубина резания при последнем проходе резца при обработке образцов должна также влиять на величину циклической проч­

поверхности и величину поверхностного наклепа и остаточных напряжений.

Для выяснения этого вопроса, важного и с теоретической и с практической точек зрения, было проведено специальное исследование, для которого было изготовлено пять серий образ­ цов.

Средняя рабочая часть этих образцов обрабатывалась реза­ нием в три прохода, причем глубина резания t2 при предпослед­ нем проходе во всех образцах оставалась неизменной и была равна 0,75 мм, а глубина резания t3 при последнем проходе (толщина последней стружки) менялась от серии к серии образ­ цов и имела величины (в мм): 0,10; 0,25; 0,50; 0,75; 1,00.

Все остальные параметры режима резания оставались для образцов всех серий неизменными.

Результаты этого исследования сведены в табл. 22 и иллю­ стрированы профилограммами на фиг. 87. По данным табл. 22 построен график cr_i = / (t3) на фиг. 88.

Анализируя, приходим к заключению, что глубина резания при последнем проходе резца влияет на величину предела уста­ лости в значительно меньшей степени, чем скорость резания и величина продольной подачи резца.

С увеличением глубины последнего прохода резца величина предела усталости несколько снижается, причем этот процесс имеет почти линейную закономерность.

Причина этого снижения заключается в том, что, когда глу­ бина резания 0,10—0,25 мм при последнем проходе резца мала сравнительно с глубиной резания 0,75 мм при предшествующем проходе, то лезвие резца последний раз идет в зоне металла, наклепанного при предшествующем проходе, и потому

Таблица 22

Зависимость предела усталости от глубины резания при последнем проходе резца

г

jWWWVvvwv

Фиг. 87. Профилограммы поверхности средней части образцов при исследо­ вании зависимости предела усталости от глубины последнего прохода резца.

Фиг. 88. График зависимости предела усталости от глубины последнего прохода резца.

обработанная поверхность получается сравнительно хорошей и предел усталости металла вследствие этого также относительно вы­ сокий. С увеличением глубины резания tdпри последнем проходе до 0,50 мм и более и при глубине t2 = 0,75 мм лезвие резца при последнем проходе снимает весь наклепанный пред­

шествующими проходами слой, идет в зонененаклепанного, более вязкого металла и дает поэтому худшую микрогеометрию поверх­ ности (Ят ах == 12,5 мк вместо 10,5 мк), в связи с чем предел уста­ лости снижается.

Проходы резца, предшествующие снятию последней стружки

Вопрос о влиянии на циклическую прочность металлов глу­ бины резания при проходах резца, предшествующих снятию последней стружки, также интересен и с теоретической, и с прак­ тической точки зрения, так как до сих пор припуски на чистовую обработку устанавливаются с учетом только технологических требований; соображения же о повышении циклической проч­ ности при этом почти совершенно не учитываются, даже при обра­ ботке ответственных деталей, предназначенных к эксплуатации в условиях циклических напряжений.

Фиг. 89. Профилограммы поверхности средней части образцов при исследо­ вании зависимости предела усталости от глубины первых двух проходов резца.

Для изучения этого вопроса было изготовлено три серии образцов, средняя часть которых обрабатывалась в три прохода; глубина резания (t3) при последнем проходе у образцов всех серий была постоянной; глубина резания tx при первом проходе и глу­ бина резания (t2) при втором проходе, предшествующем снятию последней стружки, менялись (см. табл. 23).

Таблица 23

Глубина резания на разных проходах при обработке образцов

Общая глубина резания после трех проходов во всех случаях была равна 2,5 мм.

Результаты этого исследования помещены в табл. 24 и иллю­ стрированы профилограммами на фиг. 85 и 89.

Полученные результаты позволяют заключить, что при обра­ ботке стали резанием (точением) глубины проходов резца,

Анализ этих результатов позволяет констатировать, <тго при точении стали изменение радиуса в вершине резца отражается

предел несколько повышается, следуя почти линейной законом ер ности. Некоторое повышение предела усталости наблюдается и при уменьшении радиуса в вершине резца от 0,5 мм до 0.

Главной причиной указанной закономерности является состо­ яние микрогеометрии обработанной поверхности, которая с уве­ личением радиуса вершины резца при точении имеет меиьтпую

сч

Фиг. 91. График зависимости предела уста­ лости от величины переднего угла резцаг

высоту неровностей. В том же направлении увеличения предела усталости действует и поверхностный наклеп, глубина которого, очевидно, несколько увеличивается с увеличением радиуса в вер­ шине режущего инструмента.

Для изучения влияния на циклическую прочность металлов переднего и заднего углов резца было поставлено два исследо­ вания.

Для первого исследования было изготовлено шесть серий образцов. Образцы каждой серии в своей средней части обтачи­ вались резцом с исследуемым передним углом (у), которым делались два последних прохода. Резцы брались подрезные, с пластинкой из сплава ВК8, с величиной передних углов (в градусах): 15, 10, 5,0—5, —10. Все остальные размеры резцов оставались постоян­ ными.

Результаты этого исследования приведены в табл. 26 и иллю­ стрированы на фиг. 91 графиком о__* = / (у).

Для второго исследования было из той же стали изготовлено три серии образцов; для обточки их средней части брались ука­ занные выше резцы, у которых все параметры были одинаковые, кроме заднего угла (а), величина которого менялась так (в граду­ сах): 8; 12 и 15.

Результаты второго исследования приведены в табл. 27.

Таблица 26

Зависимость Предела усталости от величины переднего угла резца

Анализируя результаты этих исследований, приходим к та­ кому заключению: задний угол (а) резца практически на величину циклической прочности стали влияния не оказывает, передний же угол (у) оказывает; оптимальные величины этого угла, способ­ ствующие получению наиболее высокого показателя циклической прочности; лежат в пределах от 0 до 5е. Увеличение этого угла свыше 5#, а также отрицательные значения его вызывают сниже­ ние прочности; из табл. 26 видно, что при величинах угла у =15° и у = —10° это снижение доходит до 8%.

Исследования, результаты которых здесь изложены, показы­ вают, что наибольшее влияние на циклическую прочность стали из всех отдельно взятых параметров режима резания имеют скорость резания и продольная подача резца. Но эти параметры влияют на циклическую прочность металлов всегда одновременно и во взаимодействии, поэтому изучение их суммарного влияния является вопросом особенно интересным в теоретическом отноше­ нии и важным с производственной точки зрения.

Производственное значение этого вопроса и получение данных

ботаны бывш. Министерством станкостроения СССР и были утверждены Гостехникой СССР.