книги из ГПНТБ / Макаров, А. Д. Износ инструмента, качество и долговечность деталей из авиационных материалов учебное пособие

пия света подвергается кратковременному полированию (окисью алюминия) или электрополированию.

Для электронномикроскопических исследований выявленная структура копируется на пленку (реплику). Методика приготов­ ления реплик заключается в следующем. Первоначально на трав­

структуру образца. Последующая операция на той же установке — испарение в вакууме угля на поверхность негативного отпечатка,- полученного на алюминии. Уголь, испаряемый в вольтовой дуге

поверхности промежуточного отпечатка. Для отделения углеро­ дистой пленки от алюминия полученная двухслойная пленка «углерод— алюминий» опускается на поверхность концентриро­ ванной азотной кислоты алюминием вниз. Алюминий растворяет­ ся, и в кислоте остается плавать углеродистая пленка вниз от­ печатком структуры. После промывания в воде углеродистая плен­

После этого пленка служит объектом исследования в электронном микроскопе. Несмотря на значительную трудоемкость, указанный метод приготовления реплик является универсальным, применим для любых металлов; кроме того, пленки аморфны, химически инертны и обладают большой прозрачностью для электронов.

Влияние условий обработки на микроструктуру поверхностного слоя

Изменение микроструктуры металла поверхностного слоя применительно к обработке жаропрочного сплава ЭИ437БУ при­ ведено на рис. 14.1 и 14.2. Из приведенных данных видно, что микроструктура обработанной поверхности резко отличается отструктуры исходного металла. На поверхности видно большое ко­ личество линий сдвигов, свидетельствующих о прошедшей пласти­ ческой деформации металла. Такие параметры, характеризующие степень микродеформации поверхности, как размеры линий,рас­ стояние между линиями сдвигов, плотность (частота) сдвигов,, искажение формы зерен и их границ на различных образцах раз­ личны и зависят от условий обработки [41.

При анализе микроструктуры обнаружено, что при точении* на оптимальной скорости резания поверхностный слой деталь, пластически деформируется в-меньшей степени, на меньшую глу-- бину по сравнению с обработкой на других скоростях, резания.. Снижению деформации поверхностного слоя в области оптималь-

Рис.. 14.3. Влияние скорости резания на степень пластической деформации размер блоков и плотность дислокаций при точении сплава ЭИ437БУ

1— s = 0,08 мм/об; 2— s = 0,2 мм/об

щых значений скоростей резания способствуют те же физические причины, которые приводят к уменьшению глубины и степени наклепа, В частности, исчезновение нароста уменьшает объем металла, подминаемого в сторону задней поверхности, и снижает величину деформации обработанной поверхности. Кроме того, минимум коэффициента трения р/ на оптимальной скорости ре­ зания Также предопределяет меньшую деформацию поверхностНрго слоя., осуществляемую задней поверхностью.

В поперечном сечении структура поверхностного слоя представ­ ляет собой вытянутые в направлении движения инструмента зерна твердого раствора. Изменение микроструктуры, происходящее под влиянием механической обработки, распространяется только на

294

г’ис. 14.4. Изменение плотности дислокаций по глубине поверхностного слоя образцов из сплава ЭИ437БУ;

s = 0,2 мм{об ; t = 1,0 мм

поверхностный слой металла и связано с пластической деформа­ цией. Глубина распространения пластической деформации в слу­ чае точения на оптимальной скорости меньше по сравнению с об­ работкой на других скоростях резания, что объясняется вышерас­ смотренными причинами.

На рис. 14.2 приведена микроструктура поверхности после точения сплава ЭИ437БУ резцами с различными передними углами. Как видно из приведенных данных, применение отрицательных передних углов повышает пластическую деформацию металла по­ верхностного слоя и тем интенсивнее, чем больше отрицательный передний угол.

Наименьшая степень пластической деформации s металла поверхностного слоя в случае ведения процесса резания на оп­ тимальной скорости подтверждается и при исследовании тонкой структуры — размеров блоков и плотности дислокаций (рис. 14.3). Видно, что на оптимальных скоростях резания размеры блоков

•* О

составляют D — 47-1-54 А и являются наибольшими по сравне­ нию с размерами блоков металла поверхности, обработанной на скоростях выше или ниже У0. Такой характер изменения функ­ ции D = f (v) может быть объяснен лишь меньшей степенью де­ формации при резания на У0. Экстремальный характер зависимо­ сти D — f (v) обусловливает и экстремальность зависимости р =

— f (v) с минимумом плотности дислокаций в металле поверхно­ сти, обточенной на оптимальной скорости. Например, при точении сплава ЭИ437БУ на V0 = 32 м/мин (s = 0,08 мм/об) плотность

.дислокаций составляет 10 * 1012 см-2; на скорости 18 м/мин плотность дислокаций равна р = 45 - 1012 см-2; на скорости реза-

295

Характер структуры металла поверхностного .слоя при реза­ нии сплава на оптимальной скорости занимает промежуточное положение— между состояниями структуры металла при точении на низкой и высокой скоростях резания. В поверхностном слое также наблюдается раздробленность и искаженность упрочняю­ щей у'-фазы (рис. 14.6 б). Вместе с тем при резании на v0 наблю­ дается наиболее благоприятное общее состояние структуры. В меньшей степени искажена и пластически деформирована фаза, отсутствуют локальные участки с частичным или полным разру­ шением или растворением упрочняющей фазы. Такому состоянию структуры могут способствовать минимум коэффициента трения по

при v = п0 может быть связана также е провалом пластичности, который наблюдается у сплава ЭП220 в зоне температур, близких к оптимальной.

На глубине 154-20 мкм и более характер структурных изме­ нений для всех образцов независимо от скорости резания иденти­ чен, с различной лишь глубиной деформированного слоя. В дефор­ мированных зернах наблюдаются отдельные линии сдвигов, ис­ кажение закономерного расположения упрочняющей у'-фазы, искажение границ зерен. По мере удаления от поверхности ин­ тенсивность этих структурных изменений уменьшается.

О взаимосвязи между интенсивностью износа инструмента и основными факторами процесса резания

На рис. 14.7 приведены сводные данные по изменению основ­ ных факторов, характеризующих процесс резания: интенсивности износа инструмента, коэффициента трения, характеристик каче­ ства поверхностного слоя, средней температуры.

Из этих данных следует, что между высотой микронеровно­ стей поверхности, глубиной и степенью наклепа, остаточными на­ пряжениями, параметрами тонкой структуры металла (размерами блоков и плотностью дислокаций), контактными явлениями в зоне резания и интенсивностью износа инструмента при резании наблюдается тесная взаимосвязь. Зависимости шероховатости поверхности, глубины и степени наклепа, степени пластической деформации металла, остаточных напряжений, размеров блоков и плотности дислокаций в функции от скорости резания имеют характерную точку перегиба или носят экстремальный характер.

ремальным точкам кривых hon — f (и). Минимуму интенсивности

298