5.2. Пластична деформація при різанні. Дислокаційна теорія пластичної деформації.

Згідно з дислокаційною теорією пластична деформація може відбуватися в середині кристалу за двома механізмами зсуву й двійникування (см. Рис.5.1).

а) - недеформований кристал; б) - деформація зсувом;

в) - деформація двійникуванням.

Рисунок - 5.1. Пластична деформація механізмами зсуву й двійникування.

Під дією дотичного напруження, що виникає внаслідок дії сили різання до оброблюваного матеріалу, виникає зсув, при якому одна частина кристаліта переміщається щодо іншої по кристалографічній площині - площині зсув. При цьому між атомами зберігається зчеплення - відбувається пластична деформація. Площини зсув звичайно мають щільне впакування атомів. Відстань між двома такими площинами більше, ніж між площинами з меншою кількістю атомів. Чим більше відстань між площинами, тим менше зусилля потрібно для їхнього зрушення, що обумовлено типом кристалічної решітки матеріалу заготовки .

5.3. Площина зсуву.

Зсув в кристаліті створює тиск на сусідні кристаліти. Останні, протидіючи цьому тиску, діють на кристаліт, що піддається деформації. Це створює складний напружений стан, що збільшує опір деформуванню. Для продовження деформації необхідно безупинно збільшувати зовнішню силу, зростання якої приводить до утворення площин зсув в інших кристалітах в напрямках деформації .

а - вихідний стан кристаліта; б÷г – послідовна зміна структурного стану в процесі пластичного деформування

Рисунок - 5.2. Схема процесу зміни форми й розмірів кристаліта при пластичної деформації.

У результаті зсув змінюється форма, розмір і розташування кристалітів. Спочатку відбувається подовження кристаліта в напрямку площини зсув (мал.2б, в), а потім - поділ його на частини (мал.2). Крім руйнування кристалітів можливий поворот їх відносно один одного. При цьому кристаліти можуть розташовуватися впорядковано, утворюючи текстуру. Все це приводить до зміни структури й механічних властивостей деформованого металу.

При високих температурах ((1173 К) пластична деформація може супроводжуватися дифузією. У цьому випадку відбуваються теплові коливання атомів, це збільшує їхню рухливість і сприяє утворенню площин зсув при менших дотичних напруженнях, що полегшує руйнування оброблюваного матеріалу.

Якщо при зсуві одна частина кристаліта може переміщатися щодо іншої багаторазово, то зрушення при двійникуванні відбувається тільки один раз, а інші зрушення виникають у новому атомному шарі. Звичайно деформація двійникуванням відбувається при порівняно невисоких температурах і більших швидкостях деформації. Тому двійникування визначає крихке руйнування матеріалу. У цьому випадку величина пластичної деформації невелика. При деформації деяких металів, наприклад, аустенітних сталей, одночасно відбувається двійникування й зсув (внутрікристалічна деформація). Двійникування передує ковзанню й тому полегшує його.

При різанні поряд із внутрішньо кристалічною можлива й міжкристалічна деформація (зсув одних кристалітів щодо інших) – в наслідок неї окрім дислокацій можуть утворюватись площинні і об'ємні дефекти структури деформованого шару.

На процес пластичного деформування оброблюваного матеріалу впливає швидкість деформації. Вона не дорівнює швидкості різання, але приблизно пропорційна їй. Зі збільшенням швидкості деформації скорочується дія процесів рекристалізації, тому відбувається повне зміцнення оброблюваного матеріалу. При цьому границя текучості підвищується, метал стає більше крихким, що збільшує його опір деформації. Однак зі зростанням швидкості деформації підвищується температура (внаслідок збільшення швидкості різання, а також меншого розсіювання тепла в навколишнє середовище). Це приводить до збільшення пластичності оброблюваного матеріалу й зниженню його механічних властивостей. Отже, вплив швидкості деформації на опір матеріалу деформуванню, визначається властивостями оброблюваного матеріалу й температурою, при якій відбувається деформування. При деформуванні легкоплавких металів воно значніше, при деформації сталі менше.