Физико-механические свойства ряда металлов и их сопротивление пластической деформации в условиях резания

Обрабатываемый материал	, Н/мм2	, м2/с	, Н/мм2
Медь	68,6	123	304	4,4
Сталь 35	132	21	460	3,5
Сталь 30ХГСА	416	9,32	735	1,8
Титан 150А	412	6,53	510	1,26

Как видно, отношение /по мере уменьшения коэффициента температуропроводности металлов уменьшается, т.е. сопротивление металлов пластической деформации нарастает в условиях резания тем медленнее, чем ниже их коэффициент температуропроводности .

Объяснить все это можно следующим. В результате очень глубокой пластической деформации, которую претерпевает металл срезаемого слоя при превращении его в стружку, он весьма интенсивно упрочняется, и если обрабатываемый металл обладает высокой температуропроводностью, то процесс деформации при резании с низкими и нормальными скоростями является изотермическим. При этом разупрочняющие процессы почти не проявляются, и сопротивление при резании значительно превосходит предел текучести. По мере уменьшения обрабатываемого металла, вследствие того, что абсолютный уровень скоростей деформации очень велик, теплота, выделяющаяся в пачках скольжения, начнет оказывать разупрочняющее действие, и сопротивление деформации начнет падать. Одновременно будет уменьшаться и отношение /.

Увеличение скорости резания будет оказывать двоякое влияние на сопротивление деформации. С одной стороны, процесс деформации будет все более отличаться от изотермического и разупрочняющее действие теплоты деформации будет возрастать, с другой стороны, время для проявления процессов разупрочнения будет уменьшаться. На первых порах, как правило, превалирующим оказывается действие последнего фактора, что приводит к увеличению сопротивления деформации с ростом скорости. Однако по достижении некоторого предела, при дальнейшем увеличении скорости, неизбежно начнет проявляться превалирующее действие первого фактора, и сопротивление будет уменьшаться. Особенно значительное уменьшение сопротивления будет наблюдаться при достижении скоростей, при которых процесс деформации срезаемого слоя превратится почти полностью в адиабатический.

Вполне понятно, что абсолютные значения скоростей, соответствующих началу адиабатического резания, будут зависеть от свойств обрабатываемых материалов, и в первую очередь, от прочности и температуропроводности.

Естественно, что при резании (деформация немонотонная) отличается отпри растяжении или сжатии (деформация монотонная). Несмотря на это, приближенно значениеможно получить из кривой деформационного упрочнения, построенной по испытаниям на растяжение или сжатие, если учесть физические свойства обрабатываемого материала (табл. 6.3).

Таблица 6.3

Сравнение экспериментальных и расчетных значений сдв

Обрабатываемый материал	, Н/мм2	, м2/с		, Н/мм2
				эксп.	расч.
Медь	270	123	6,3	304	302
Сталь 20	500	21,2	3,5	432	429
Сталь 30ХГСА	962	9,32	2,41	736	692
Сталь 1Х18Н9Т	1050	4,0	2,2	668	701
Сталь ЭИ437	1470	2,9	2,5	864	980

Анализ данных табл. 6.3 показывает, что с достаточной точностью можно определить по формуле

.   (6.13)

При этом за меру напряжения принимается величина истинного касательного напряжения , равная половине истинного нормального напряженияS, а за меру деформации – величина истинного сдвига , которая при растяжении рассчитывается по формуле

.         (6.14)

Принимая степенной закон упрочнения в виде , можно записать:

.      (6.15)

   Дополнительно приходится учитывать то обстоятельство, что при резании упрочнение проявляется до достижения определенной степени деформации , а затем от степени деформации не зависит (рис. 6.2). Поэтому в формуле для подсчета _сдв для материалов с м²/с принимается значение = 2, а для материалов   6,710^–6 м²/с – значение  = 2,5.

Рис. 6.2. Зависимость упрочнения при резании металлов от степени деформации

При обработке углеродистых сталей можно пользоваться более простой формулой

. (6.16)