книги / Циклическая прочность металлов

Для получения исходных и более или менее достоверных дан­ ных к решению этого вопроса было проведено специальное экспе­ риментальное исследование. Чтобы приблизить это исследование к практике машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий, в качестве руководства при составлении методики была использована 5-я строка карты № 10 подач при получистовой обработке стали точением и строганием 1.

Данные этой карты приведены в виде табл. 28.

Рассмотрение данных этой карты показывает, что вопросы циклической прочности стали не принимались во внимание при ее составлении: картой рекомендуется с повышением скорости резания принимать повышенные значения подачи резца, т. е. устанавливается такое изменение этих параметров резания стали, при котором они оба на циклическую прочность действуют в од­ ном направлении, именно снижают предел усталости, как это видно из фиг. 84 и 86.

Для специального изучения этого вопроса из стали 45 было изготовлено семь серий образцов. Скорости и подачи при обра­ ботке средней части этих образцов менялись по сериям, сначала в направлении одновременного увеличения обоих этих парамет­

1 Режимы резания металлов инструментами из быстрорежущей стали (для одноинструментной обработки), Министерство станкостроения СССР,

стр. 38, Москва 1950.

Потом эти параметры менялись в противоположных напра­ влениях (второй вариант):

Глубина резания и геометрия резцов из быстрорежущей стали во всех случаях оставались постоянными.

Данные этого исследования приведены в табл. 29.

Таблица 29

Зависимость предела усталости от совместного изм енения скорости резания и продольной подачи резца

Полученные результаты представляют особенно большой ин­ терес. Как и следовало ожидать, основываясь на данных иссле­ дований, изложенных выше, одновременное увеличение скорости резания и продольной подачи резца повлекло за собой резкое

падение предела усталости с тенденцией к дальнейшему сни­ жению.

При увеличении скорости резания и одновременном снижении величины продольной подачи резца предел усталости остался почти неизменным.

По результатам всего описанного здесь исследования влияния на предел усталости стали режима резания (точения) можно сделать следующие общие выводы:

1) предел усталости стали по своей величине зависит от всех

метров оказывают скорость резания и величина продольной по­ дачи режущего инструмента;

Таблица 32

В лияние скорости резания на качество поверхностного слоя образца

отсутствием надрывов и микротрещин; продольная шерохо­ ватость тоже практически отсутствует. При меньших скоростях (156—225 м/мин) эти дефекты поверхности есть, но весьма незна­ чительные.

По данным табл. 31, следует подчеркнуть, что применениерезцов с большими отрицательными передними углами при скоростном точении является одним из эффективных средств повышения циклической прочности элементов машин и конструк­ ций.

Силовое резание

Внедрение в последние годы в металлообрабатывающую про­ мышленность так называемого силового резания металлов (стали) открыло новые возможности в части повышения производитель­ ности труда и получения обработанных поверхностей изделий более высокого качества. Этот метод точения, названный «сило­ вым резанием», был впервые успешно применен В. А. Колесовым на Средневолжском станкостроительном заводе.

Принципиальное отличие этого вида резания от других заклю­ чается в применении больших продольных подач резца (до 3 мм/об и более) при оригинальной геометрии последнего. Резец имеет дополнительную режущую кромку, расположенную параллельно обрабатываемой поверхности; эта кромка в процессе точения сни­ мает остающиеся после прохода главной режущей кромки гре­ бешки, в результате чего и получается чистая поверхность поело обработки даже при больших подачах. Для облегчения врезания резца в металл и для предохранения вершины резца от скалы­ вания в нем предусмотрена еще переходная кромка, соединяющая главную и . дополнительную кромки.

Для экспериментального исследования вопроса о влиянии на циклическую прочность стали силового резания (точения) образцы диаметром 12 мм были изготовлены на двух подачах: 0,42 и 1,2 мм/об\ применение бблыпих подач было невозможно- из-за прогибов образцов. Результаты проведенного исследования приведены в табл. 33 в сравнении с данными о влиянии продоль­ ной подачи резца при обычном резании.

Влияние силового резания на предел усталости стали

Полученные данные показывают (и это следует подчеркнуть)г что предел усталости образцов, изготовленных с применением силового резания, при изменении подачи с 0,42 до 1,2 мм/об получается по своей величине практически таким же, какой, имеют образцы, обточенные обычным резанием с подачами 0,07— 0,15 мм/об при той же скорости резания.

Причина этого заключается в изменении наклепа и микро­ геометрии обработанной поверхности; специальные исследования в этом направлении, результаты которых приведены в табл. 34, показывают, что при силовом резании с увеличением подачи степень наклепа (микротвердость) повышается, но значительно меньше, чем при обычном резании; характер же микрогеометрии остается почти неизменным.

резание. Следует предполагать, что дальнейшие исследования геометрических параметров резца, в частности отрицательных углов его, а также точение на высоких скоростях вскроет новые

преимущества этого метода обработки. Можно, в частности, ожи­ дать дальнейшего снижения микронеровностей вследствие более точной установки дополнительной режущей кромки при приме­ нении высоких скоростей резания.

в результате легирования сравнительно мало. Это обстоятельство выдвигает перед исследователями задачу отыскания эффективных методов для повышения циклической прочности обыкновенных -сталей (недефицитных марок), применяемых в машиностроении и инженерном строительстве.

Вследствие того, что качество и механические свойства поверх­ ностного слоя металлов являются основными факторами, опреде­ ляющими их циклическую прочность, требования к поверх­ ностному слою, и к самой поверхности каждого металла (в изде-

.лиях) в настоящее время резко возросли. И это потому, что даже хорошо обработанная поверхность изделия часто является носи­ телем концентраторов напряжений разного рода (технологиче­ ских, конструктивных или эксплуатационных).

Потенциальные прочностные возможности металлов про­ являются лишь в том случае, когда поверхность изделий из них не имеет концентраторов напряжений. Для устранения этих

.концентраторов напряжений в изделиях (деталях машин и эле­ ментах инженерных конструкций) применяют специальные спо­ собы их обработки, как-то: поверхностную шлифовку, поверх­ ностную полировку, доводку и т. п.

В Советском Союзе по ГОСТу 2789-59 определяют качество поверхности стальных изделий одним из следующих двух пара­ метров:

1) средним арифметическим ^отклонением высоты точек не­ ровностей поверхности от ее средней линии (Ra микрон);

2) абсолютной наибольшей высотой точек неровностей по­ верхности (Rz микрон).

По величине этих параметров устанавливается 14 классов ■чистоты поверхности изделий, приведенных в табл. 35, с допол­ нительными разрядами.

Необходимо в этой связи заметить, что наличие в ГОСТе 2789-59 критерия Rz для всех классов чистоты имеет большое практическое значение и значительно облегчает соответствующую работу в этом направлении, так как измерение высоты неровно­ стей дает вполне исчерпывающую характеристику качественных свойств поверхности изделий и в то же время во многих случаях является наиболее удобным способом для этого [53].