Исследование износа режущего инструмента

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

Соединения 4

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

А

4

с1

с1

4

<$(А*)=2.43 с1(А*)=2.45 4(4*) =2.50

4

4

Соединения 4

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