Влияние температуры и напряжений на интенсивности формоизменения режущего лезвия при обработке никелевых сплавов

Выводы:

На изнашивание и деформации твердосплавных режущих пластин при обработке колесных сталей с увеличенными сечениями срезаемого слоя существенное влияние оказывают факторы, характеризующие условия термомеханического нагружения: температура формоустойчивости и касательное напряжение. Получены формулы для расчета этих факторов. Назначение режимов резания и геометрических параметров инструмента из условий рационального термомеханического нагружения режущего лезвия следует считать эффективным направлением повышения работоспособности режущего инструмента при восстановлении профиля колес.

Библиографический список

1. Иванов И.А. Тепловое состояние инструмента при обработке железнодорожных колес/ И.А.Иванов, И.Г.Киселев, В.И.Крылов //Технологические процессы в машиностроении (технология конструкционных материалов): Усиление связей фундаментальной и технологической подготовки

в техническом университете: Матер. межрегион. науч. -метод. семинара. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006, с.111-116.

2. Васин С.А. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании/ С.А.Васин,

A.С.Верещака, В.С.Кушнер.: Учеб. для техн. вузов. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. - 448 с.: ил.

3. Иванов И.А. О восстановлении профиля поверхности обода колес повышенной твердости/ И.А. Иванов, А.А. Воробьев, В.С. Кушнер, А.С. Безнин// Развитие транспортного машиностроения в России: Матер. междунар. конференции «Желдормашиностроение - 2004».с.150 — 152.

4. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости: Пер. с англ./ Под. ред. Г.С. Шапиро. — 2-е изд. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979, 560 с.

5. Одинг И.А., Иванова В.С., Бурдукский В.В., Геминов

B.Н. Теория ползучести и длительной прочности металлов/ Под ред. И.А. Одинга. — М.: Металлургиздат, 1959, 488 с.

КУШНЕР Валерий Семенович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и технология конструкционных материалов». КРУТЬКО Андрей Александрович, аспирант кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

Дата поступления статьи в редакцию: 14.03.2007 г. © Кушнер В.С., Крутько А.А.

УДК 621.91.02.669.245

В. С. КУШНЕР, А. Н. ЖАВНЕРОВ, В. А. ГОРШЕНИН

Омский государственный технический университет

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И НАПРЯЖЕНИИ НА ИНТЕНСИВНОСТИ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ЛЕЗВИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ_

Показана возможность обобщения зависимостей интенсивностей формоизменения инструмента от условий резания с использованием температуры формоустойчивости и касательных напряжений в режущем клине для характеристики процесса ползучести режущего лезвия.

Проблема повышения эффективности обработки никелевых сплавов препятствует обеспечению этих деталей газотурбинных двигателей (ГТД), изготавли- требований.

ваемых из жаропрочных никелевых сплавов, весьма На изнашивание и формоизменение режущего актуальна. Изготовление деталей типа дисков ГТД инструмента оказывает влияние тот факт, что жа-требует обеспечения высокого качества поверхности ропрочные сплавы на никелевой основе, использую-при минимальных допусках. Интенсивное и нерав- щиеся в качестве конструкционных материалов при номерное изнашивание инструмента при обработке изготовлении деталей типа дисков ГТД, сохраняют

в

ил

1. J 2 у п

НИ-

6

1Ш ЛШ ЗШь, ШП ЯШ 6Ш

~1П б

г

(

3X1

ело !.

б)

Рис. 1. Зависимости ширины фаски износа (а) и интенсивности изнашивания задней поверхности (б) от пути резания при точении сплава ЭП742 ВД, ВК8, у=10°, ф=45°, R =1 мм, t=1,5 мм, S=0,067 мм/об: 1 - -у=0Д м/с, 2 - -у=0,5 м/с

высокие прочностные характеристики при повышенных температурах.

Выполненные эксперименты показали, что зависимости ширины фаски износа, а также интенсивности изнашивания инструмента от пути резания при обработке никелевых сплавов нелинейны, причем форма этих кривых существенно изменяется при изменении режимов резания и геометрических параметров режущих инструментов (рис.1).

Для расчета рациональных режимов резания и обоснования оптимальных геометрических параметров режущих инструментов необходимо обобщение зависимостей различных экспериментальных кривых /;(/. ) для разнообразных режимов резания.

На практике при обобщении связей характеристик износостойкости инструмента с режимами резания обычно использовались степенные функции (1), предложенные Ф.Тейлором еще в начале XX века, Г

/ .

V'"

Однако для обработки никелевых сплавов этот метод не эффективен вследствие изменения формы кривых /[(¿) при изменении режимов резания.

В работе [1] обобщение зависимостей характеристик изнашивания от условий резания достигалось путем использования дифференциальных характеристик изнашивания (интенсивностей изнашивания инструмента) и температурных факторов.

5/. ~50

8]

(изгибающих) напряжений в процессе ползучести, причем скорость ползучести зависит от двух факторов: от температуры и от отношения напряжения к температуре:

й

ехр

Т'—Г кр

Л

Т'-Г *р

где £1е. />Е, сЕ — эмпирические константы, определяющиеся на основании имеющихся экспериментальных данных, Т. — гомологическая температура, ниже которой пластические деформации режущего лезвия не наблюдались.

В качестве температуры, характеризующей ползучесть режущего лезвия, целесообразно использовать температуру формоустойчивости 6,,,, которая может

§ О

I -

I \1 в!з I " 2 Й 1

/

/

/

\ /

3= а 21а нцдЛ -лозин ннлй

3» 4эо ооо та) тЗв э!о тешшрапура резашш. 11М а ц.

Рис. 2. График зависимости интенсивности изнашивания от температуры резания в градусах Цельсия

"V

Однако такое обобщение было осуществлено только для фиксированных достаточно больших значений ширины фаски износа (А* = 0,8 мм) и для фиксированной конкретной формы режущего лезвия.

Изменение ширины фаски износа, использующейся в качестве критерия затупления, приводит к существенным изменениям интенсивности изнашивания инструмента

Изменение формы режущего лезвия при обработке никелевого сплава свидетельствует о значительных пластических деформациях по схеме неоднородного сдвига (рис. 3) [2].

Известно [3], что сдвиговые деформации происходят, главным образом, под действием касательных

Рис. 3. Изменение формы твердосплавного режущего лезвия ВК8 по схеме неоднородного сдвига при обработке никелевого сплава ХН62МВТЮ-ВД

Р, = Е

cos

ш

+Ft cos

Рис. 4. Схема к расчету сил, действующих на режущий клин

быть определена по расчетным значениям температур передней и задней поверхностей режущего клина

Согласно схеме, предложенной Мичелом [4] касательные напряжения на поверхностях клина возникают под действием тангенциальной силы Р1 (рис. 4.).

Сила Р1 вычислялась по известным касательным силам на передней поверхности (/>_ и г) и касательной и нормальной силам на задней поверхности (« Л^).

физических факторов. Для определенности и простоты вычислений в качестве такой функции следует

Зу^пдтт. пп.нппм птпппп гтоттпитд ;

кр

где Йд,^,/?,,/',, константы, которые должны

быть определены методом наименьших квадратов с использованием экспериментальных данных (рис. 1).

Библиографический список

1. С.А.Васин, А.С.Верещака, В.С.Кушнер. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учеб. для техн. вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001.-448 с.: ил.

2. Трент Е.М. Резание металлов. Пер. с англ. Г.И. Айзен-штока. — М.: Машиностроение, 1980.

3. Одинг И.А. Допускаемые напряжения в машиностроении и циклическая прочность металлов. 3-е изд. — М.: Машгиз,1962. — 260 с. — 1-е изд.вышло в 1944. — 183 с.; 2-е изд. — 1947.— 184 с.

4. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости: Пер. с англ./ Под. ред. Г.С. Шапиро. — 2-е изд. — М .: Наука. Главная редакция физико — математической литературы, 1979, 560 с.

5. Кушнер В.С., Распутин Ю.П. Теория эксперимента: учебное пособие для техн. вузов. — Новосибирск: ОмПИ, 1976. — 80 с.

Расчет касательных напряжений осуществлялся по формуле Мичела [4]

Учитывая, что скорость ползучести и интенсивность изнашивания зависят от температуры и от отношения напряжений к температуре в режущем клине [3], интенсивность изнашивания следует определять как некоторую эмпирическую функцию этих двух

КУШНЕР Валерий Семенович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и технология конструкционных материалов». ЖАВНЕРОВ Алексей Николаевич, аспирант кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

ГОРШЕНИН Виталий Александрович, аспирант кафедры «Материаловедение и технология конструкционных материалов».

Дата поступления статьи в редакцию: 14.03.2007 г. © Кушнер В.С., Жавнеров А.Н., Горшенин В.А.

Книжная полка

УДК 621

Масягин, В. Б. Математическое моделирование процессов в машиностроении [Текст]: конспект лекций / В. Б. Масягин; ОмГТУ. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. - 32 с.: рис., табл. - Библиогр.: с. 31.

Математическое моделирование — это процесс создания математической модели и оперирования ею с целью получения сведений о реальном объекте. В издании раскрываются задачи моделирования технологических процессов, понятие математической модели, алгоритмы и программы моделирования технологии механической обработки, конструкции сборочной единицы.

Предназначено для студентов специальности «Технология машиностроения» дневного, очно-заочного и заочного обучения.

По вопросам приобретения: (3812) 65-23-69 E-mail: libdirector@omgtu.ru