6.Напряжение в отливках и склонность к образованию трещин. Дефекты отливок.

НАПРЯЖЕНИЕ В ОТЛИВКАХ - удельная внутренняя сила, возникающая в отливках под влиянием внешних воздействий (усадки, изменения температур и пр.). Напряжение в отливках, действующие в некоторый момент времени, называется временными. Если напряжения вызывают пластические деформации, то после охлаждения в отливке возникают остаточные напряжения, которые подразделяют на усадочные, фазовые и термические (или температурные).

Существенным затруднением при сварке алюминиевых сплавов является склонность их к образованию трещин. Некоторые сплавы склонны к образованию горячих трещин, возникающих в период кристаллизации металла сварочной ванны, в других образуются холодные трещины, обнаруживаемые иногда спустя несколько месяцев после сварки. Трещины всех типов чрезвы­чайно опасны для конструкций, так как могут привести к внезап­ному и полному их разрушению. Горячие трещины выявлять несколько проще, так как все сварные швы при изготовлении конструкций подвергают различ­ным методам контроля. Холодные трещины особенно опасны тем, что возникают в конструкциях, эксплуатируемых или находя­щихся на хранении как бездефектные. Разрушения от холодных трещин наступают неожиданно. В некоторых случаях растрески­вание протекает в коррозионной среде. Поэтому все алюминиевые сплавы, прежде чем использовать для изготовления конструкций, необходимо тщательно исследовать на склонность к образованию горячих и холодных трещин. Склонность алюминиевых сплавов к образованию трещин уве­личивается с увеличением количества в них легирующих элемен­тов, с повышением их прочности. Это относится к таким сплавам, как В95, В96, М40, 01915, 01911, 01063, ВАД23 и др. Трещины при сварке возникают при достижении предельной деформации в металле шва или в зоне взаимной кристаллизации. В результате неравномерного распределения температур при сварке также в отдельных зонах металла возникают растягиваю­щие напряжения. При остывании шва растягивающие напряжения возникают в зоне, где при нагреве была максимальная температура. В высоколегированных сплавах по границам зерен образуются эвтектики, которые в момент кристаллизации зерен остаются жидкими, имеют низкую прочность и при приложении растягиваю­щих напряжений легко разрушаются. Отливки подвергают контролю для определения их соответствия требованиям стандартов и технических условий. Проверяют химический состав сплава, структуру, размеры и геометрию отливок, механические свойства, устанавливают  отсутствие поверхностных и внутренних дефектов. Дефекты можно разделить на две группы: неисправимые и исправимые. Неисправимые дефекты, обычно крупные по размерам, исправить невозможно или невыгодно. В этом случае отливку считают негодной для использования и переводят в разряд окончательного брака. Исправимые дефекты, обычно мелкие, экономически целесообразно подвергать исправлению.

7.Физическая сущность процесса резания. Тепловыделение при резании

Физическая сущность обработки металлов резанием заключается в удалении с заготовки слоя металла в виде стружки, для того чтобы получить из заготовки деталь нужной формы, заданных размеров и обеспечить требуемое качество поверхности.

Резание металлов – сложный процесс взаимодействия режущего инструмента и заготовки, сопровождающийся рядом физических явлений, например, деформированием срезаемого слоя металла. Упрощенно процесс резания можно представить следующей схемой. В начальный момент процесса резания, когда движущийся резец под действием силы Р  вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации. При движении резца упругие деформации, накапливаясь по абсолютной величине, переходят в пластические. В прирезцовом срезаемом слое материала заготовки возникает сложное упругонапряженное состояние. В плоскости, перпендикулярной к траектории движения резца, возникают нормальные напряжения s_у, а в плоскости, совпадающей с траекторией движения резца, – касательные напряжения t_x. В точке приложения действующей силы значение t_x наибольшее. По мере удаления от точки А t_x уменьшается. Нормальные напряжения s_у вначале действуют как растягивающие, а затем быстро уменьшаются и, переходя через нуль, превращаются в напряжения сжатия. Срезаемый слой металла находится под действием давления резца, касательных и нормальных напряжений.

Резание труднообрабатываемых материалов характеризуется повышенными значениями силы резания и вследствие этого более интенсивным тепловыделением, что наряду с пониженной теплопроводностью является дополнительной причиной, ухудшающей их обрабатываемость резанием. Источниками тепловыделения при резании является: пластическая деформация, происходящая прежде всего в зоне максимальных сдвигов, и трение в зонах контакта стружки с передней поверхностью инструмента и заготовки с задней поверхностью инструмента. Помимо этого, источниками тепловыделения являются упругие деформации и диспергирование, которыми при рассмотрении тепловых явлений обычно пренебрегают ввиду их незначительной величины. Тепловой баланс процесса резания может быть выражен уравнением со следующими показателями: количество теплоты, выделяющееся при пластической деформации; количество теплоты, выделяющееся при трении о переднюю поверхность инструмента; количество теплоты, выделяющееся при трении о заднюю поверхность инструмента; количество теплоты, переходящее в стружку; количество теплоты, переходящее в деталь; количество теплоты, переходящее в инструмент; количество теплоты, переходящее непосредственно в окружающую среду. Численные величины членов уравнения теплового баланса и соотношения между ними не постоянны; они зависят от вида операции, материалов заготовки и инструмента, режимов резания, геометрии заточки инструмента. При обработке конструкционных сталей со скоростями резания до 50 м/мин количество теплоты, выделяющееся при пластической деформации, составляет до 75% от общей теплоты: при v = 200 м/мин это количество теплоты снижается до 25%. Поэтому при скоростном резании трение является основным источником тепловыделения.