55. Обрабатываемость чугунов.

Чугуны применяют, главным образом, для изготовления корпусных деталей машин методом литья благодаря низкой стои­мости материала и высокой технологичности. Чугуны относятся к материалам с относительно низкой прочностью, не испытываю­щим пластических деформаций в процессе образования стружки. Поэтому силы резания и затрачиваемая при этом мощность ниже, чем при обработке сталей, а из-за малой пластичности чугунов об­разуется элементная, реже суставчатая стружка, снижающая пло­щадь ее контакта с передней поверхностью инструмента. В ре­зультате контактные напряжения возрастают и концентрируются около режущей кромки. Поэтому при обработке чугунов следует применять более прочные однокарбидные сплавы группы ВК.

Температура резания при обработке чугунов ниже, чем при обработке сталей той же твердости, обрабатываемость их также ниже. Это связано главным образом с высоким абразивным дейст­вием весьма твердого цементита, что интенсифицирует износ, осо­бенно инструментов из быстрорежущих сталей.

Различают белые, серые, ковкие и высокопрочные чугуны. Три последних чугуна имеют следующие основы, оказывающие определяющее влияние на их обрабатываемость: ферритную; ферритно-перлитную и перлитную.

Из всей номенклатуры чугунов наилучшую обрабатываемость по критерию V₆₀ имеют ферритные чугуны, содержащие феррит и графит. Обрабатываемость перлитных ковких и сверхпрочных чу­гунов, содержащих перлит и графит, ухудшается. Самую низкую обрабатываемость имеют белые чугуны, содержащие перлит, це­ментит и карбиды легирующих элементов (хром, ванадий, молиб­ден). Например, прокатные валки из отбеленного чугуна обраба­тывают твердосплавными резцами со скоростью резания V = 3...10 м/мин. Однако наилучшие результаты при чистовой обработке таких валков дают инструменты, оснащенные эльбором.

Высокопрочные чугуны с шаровидной формой графита обла­дают лучшей обрабатываемостью, чем чугуны с пластинчатым графитом. Это достигается за счет применения для них, в отличие от серых чугунов, дополнительной термообработки (отжиг или высокий отпуск).

Для отдельных групп чугунов обрабатываемость связывают с их твердостью

где С – коэффициент; НВ – твердость по Бринеллю; п – показатель степени, зависящий от формы графита, n = 1,5 – для шаровидного графита; п = 2,2 – для пластинчатого графита [22].

55. Обрабатываемость титановых сплавов.

Титановые сплавы обладают высокими физико-меха­ническими свойствами и широко применяются в авиа- и ракето­строении. Их условно можно разделить на следующие основные группы: 1) повышенной пластичности (σ_B < 600 МПа); 2) средней прочности (σ_B = 600 МПа); 3) высокой прочности (σ_B = 1000... 1500 МПа); 4) жаропрочные (σ_B = 450... 1250 МПа). При этом, чем выше прочность титанового сплава, тем хуже его обрабатывае­мость.

В целом титановые сплавы при довольно высокой прочности обладают пониженной пластичностью, обусловленной наличием в их составе алюминия. Теплопроводность титановых сплавов в 17 раз меньше, чем алюминия, а при резании они склонны к упрочне­нию. Снижение пластичности связано со свойством титана интен­сивно поглощать из атмосферы водород, кислород и азот. При этом относительное удлинение после разрыва δ ≤ 25%. Срезаемая стружка имеет малую усадку, а ширина площадки контакта в 1,5...2,0 раза меньше, чем при резании углеродистых сталей. По этой причине нормальные контактные напряжения высоки, хотя силы резания примерно такие же, как и при резании стали. Из-за плохой теплопроводности возникает высокая температура в облас­ти вершины режущего клина (в 2 раза большая, чем у стали 40), что приводит к пластической деформации вершины и опусканию режущей кромки.

По обрабатываемости титановые сплавы существенно усту­пают конструкционным сталям. В зависимости от марки сплава коэффициент обрабатываемости К_об титановых сплавов колеблется в пределах от 0,8 (для сплава 0Т4-1) до 0,45 (для сплавов ВТ14, ВТ1 и др.). Поэтому для резания титановых сплавов используют инструментальные материалы высокой прочности: быстрорежу­щие стали повыщенной теплостойкости и однокарбидные твердые сплавы группы ВК. Сплавы, содержащие карбиды титана, для об­работки титановых сплавов непригодны из-за химического срод­ства с обрабатываемым материалом.

55. Обрабатываемость цветных металлов и сплавов на основе меди и алюминия.

Цветные металлы и сплавы на основе меди и алюми­ния обладают наилучшей обрабатываемостью по сравнению со сталями. Так, при резании твердосплавными резцами меди марок Ml, М2, МЗ К_об = 4...6, а сплавов алюминия марок АК12 (АЛ2), АК9ч (АЛ4), АМ5 К_об =10... 12 [31]. Это объясняется низкой проч­ностью и твердостью этих металлов и их высокой теплопроводно­стью. Поэтому температура резания низкая, а интенсивность изно­са мала.

Из-за высокой пластичности меди при ее обработке на низких скоростях силы резания достаточно большие, так как усадка стружки очень велика (К = 6…8 и более). По этой причине чистая медь с высокой электропроводностью считается труднообрабаты­ваемым материалом, особенно при глубоком сверлении, когда имеют место высокая шероховатость обработанной поверхности и плохой стружкоотвод.

Лучшей обрабатываемостью за счет добавки свинца (до 2... 3 %) обладают латуни и свинцовистые бронзы. Поэтому, напри­мер, латуни широко применяют для изготовления деталей на стан­ках-автоматах.

При резании алюминиевых сплавов из-за высокой стойкости инструментов скорость резания твердосплавными инструментами достигает 600 м/мин, а инструментами из быстрорежущей стали – 300 м/мин. Только при резании некоторых наиболее прочных алюминиевых сплавов, например силиконов, содержащих 17...20 % кремния, даже при использовании твердосплавных инстру­ментов приходится снижать скорость резания почти до 100 м/мин из-за высокой твердости частиц кремния (>400 НВ), вызывающих абразивный износ инструмента.