3.8. Механизм износа металлорежущего инструмента

Изучение механизмов износа металлорежущего инструмента посвящено много работ, в которых установлены следующие виды износа:

• абразивный;

• адгезионный;

• диффузионный;

• электродиффузионный;

• химический;

• окислительный.

Абразивный износ

Абразивный износ- это удаление частиц инструментального материала путем срезания микроскопических объемов резцами, в качестве которых выступают твердые включения, содержащиеся в обрабатываемом материале (например, цементит, избыточные карбиды и нитриды легирующих элементов). Механизм абразивного износа сводится к элементарному царапанью. Абразивный износ имеет место при резании чугунов, сталей, силуминов, а также обработке по корке литых и кованых заготовок.

Адгезионный износ

Под адгезионным износом режущего инструмента понимается отрыв силами адгезии (силами межмолекулярного взаимодействия между телами) мельчайших частиц инструментального материала в процессе взаимодействия инструмента с обрабатываемым материалом. Высокие температуры и высокие давления, которые имеют место в зоне контакта инструмент-заготовка, способствует процессам адгезии.

На основании многочисленных исследований показано влияние на силы адгезии (силы межатомного взаимодействия между телами) смазочные жидкости могут как уменьшать их, так и увеличивать. Так, при резании в воде, масле, четыреххлористом углероде, спирта адгезия сильно уменьшается, а при резании сталей в ряде бензола увеличивается. Обычно смазка полностью не устраняет адгезию, особенно в области давлений – вблизи режущей кромки.

Большое влияние на смазывающий эффект оказывает скорость резания. С увеличением скорости резания адсорбированные на поверхности пленки вследствие уменьшения времени контакта не успевают возобновится, поэтому величина адсорбированной пленки оказывается недостаточной, условия резания постепенно приближаются к условиям трения в вакууме или инертных газов, и силы адгезии увеличиваются. Кроме того, средняя температура в зоне трения повышается, контактные слои размягчаются, микропоры в контакте уменьшаются или исчезают, и это больше затрудняет проникновение смазки в зону контакта. В связи с этим с повышением скорости резания эффективность смазки при резании снижается.

Окислительный износ

Механизм окислительного износа состоит в том, что на контактных поверхностях инструментах инструмента, нагревающихся при резании до высоких температур, в результате их взаимодействия с кислородом воздуха образуются окислы, которые разрушаются и уносятся с рабочих участков инструмента стружкой и обрабатываемой деталью. Развитие окислительного износа определяется температурой, свойствами адсорбированных пленок и свойствами вторичных структур, образующихся в поверхностных слоях инструмента.

Химический износ

Механизм химического износа аналогичен механизму окислительного износа, происходящего вследствие влияния химически активных средств на износ режущих инструментов. Результатом взаимодействия химически активных сред с инструментальным материалом является образование в поверхностных слоях инструмента различных химических соединений, которые, обладая малой прочностью сравнительно, легко разрушаются.