Коэффициенты обрабатываемости титановых сплавов

Марка сплава	Термическая обработка	Временное сопротивление в, МПа	Коэффициент обрабатываемости Ko
ВТ1 ВТ3 ОТ4 ВТ5 ВТ6 ВТ14 ВТ15 ВТ14 ВТ15	Отжиг То же » » » » » Закалка + старение То же	450…700 950…1150 700…900 700…950 900…1000 1000 1000 1150…1300 1300…1500	0,45 0,18 0,25 0,20 0,20 0,18 0,18 0,14 0,14

Обрабатываемость чугунов. По обрабатываемости чугуны разделяют на четыре группы: 1) ферритные, содержащие феррит и графит; 2) перлитные ковкие и сверхпрочные, содержащие перлит и сфероидальный графит; 3) перлитные, содержащие перлит и пластинчатый графит; 4) белые, содержащие перлит и цементит.

Обрабатываемость чугунов зависит от того, в каком состоянии в них содержится углерод: в связанном (в виде цементита) или в свободном (в виде графита). Чем больше в чугуне связанного углерода, тем обрабатываемость хуже. При определенном химическом составе микроструктура чугунных отливок зависит от скорости охлаждения. При очень медленном охлаждении серого чугуна от температуры, соответствующей расплавленному состоянию, до комнатной в нем образуются феррит и графит. При возрастании скорости охлаждения выделение графита из аустенита задерживается и образуется структура, состоящая из графита, цементита и перлита. При высоких скоростях охлаждения образуются перлит и свободный цементит. Увеличение содержания углерода и кремния в чугуне влияет на изменение структуры таким же образом, как уменьшение скорости охлаждения. Увеличение содержания марганца, хрома и других карбидообразующих элементов равнозначно повышению скорости охлаждения.

Резание чугуна сопровождается образованием элементной и суставчатой стружек, а при наличии в нем пластинчатого графита – стружки надлома. Вследствие малой пластичности и склонности к упрочнению чугуна силы при его резании меньше, чем при обработке литых сталей на ферритной основе. Малая пластичность чугуна уменьшает ширину площадки контакта на передней поверхности, размеры нароста (в зоне скоростей, при которых он образуется) и делает неустойчивым заторможенный слой. Из-за малой ширины площадки контакта нормальные контактные напряжения на передней поверхности достаточно велики и концентрируются у главной режущей кромки инструмента. Поэтому при обработке чугуна следует применять более прочные однокарбидные твердые сплавы.

Температура резания при обработке чугуна с пластинчатым графитом ниже, чем при обработке ферритной стали той же твердости. Несмотря на это, относительная обрабатываемость чугуна ниже. Последнее связано с низким защитным действием, оказываемым заторможенным слоем и наростом на контактные поверхности инструмента. Кроме того, при резании быстрорежущим инструментом контактные поверхности сильно изнашиваются вследствие абразивного действия цементита.

При одинаковой твердости обрабатываемость чугунов со сфероидальным графитом выше, чем с пластинчатым графитом, что связано с более высокой пластичностью первых, образованием при резании суставчатой стружки и защитного заторможенного слоя. С уменьшением твердости разница в обрабатываемости уменьшается и при НВ < 120 становится несущественной. Обрабатываемость чугунов ухудшается при повышении содержания фосфора, образующего структуру стэдита (эвтектики из железа, фосфидов железа и карбидов железа). Также заметно ухудшается обрабатываемость при присадке молибдена, марганца и хрома, связывающих углерод и способствующих образованию карбидов. Повысить обрабатываемость чугунов можно специальной термической обработкой: графитизирующим отжигом и отжигом, сфероидизирующим графит.

Влияние твердости чугуна на допускаемую скорость резания при точении выражается формулой

V = .

Показатель степени равен: при точении быстрорежущим резцом n_v = 1,7; при точении резцом из твердого сплава ВК6 чугунов со сфероидальным графитом n_v = 1,5 и с пластинчатым графитом n_v = 2,2.

Приняв твердость серого чугуна НВ = 190 МПа и ковкого чугуна НВ = 150 МПа за эталонные, получим формулы для определения коэффициента K_м, учитывающего влияние на скорость резания твердости по Бринеллю: для серого чугуна K_м = для ковкого чугуна K_м =

Обрабатываемость алюминиевых сплавов. Алюминиевые сплавы, с точки зрения обрабатываемости, можно разделить на три группы. К первой относятся сплавы низкой твердости, имеющие склонность к налипанию на инструмент, например дюралюминий в отожженном состоянии. Сплавы второй группы имеют более высокую твердость, не налипают на инструмент. К этой группе относятся термический упрочненный дюралюминий, а также кованые сплавы АК6, АК8 и др.

В третью группу входят широко распространенные литые сплавы, содержащие кремний, в частности, силумины различных марок. Для первых двух групп наиболее характерно образование сливной стружки в виде длинных лент или спиралей, для тре-тьей – стружка легко дробится на короткие элементы.

По сравнению со сталью алюминиевые сплавы обладают мень-шей твердостью, более низким временным сопротивлением и лучшей теплопроводностью, что позволяет значительно повышать скорость резания и подачу. Однако выбор оптимальных условий обработки затруднен из-за совместного действия целого ряда факторов. Высокая вязкость ряда алюминиевых сплавов интенсифицирует налипание частиц на рабочие поверхности режущего инструмента. Это затрудняет стружкоотвод, может вызвать пакетирование стружки в канавках инструмента и образование задиров на обработанной поверхности. При нагревании алюминий сильно расширяется (в 2 раза больше, чем сталь). Это препятствует достижению высокой точности обработки, например при развертывании.

Уровень сил резания при обработке алюминиевых сплавов в 2…4 раза ниже, чем при обработке конструкционных сталей. Характер влияния элементов режима резания и переднего угла на силу резания такой же, как при обработке сталей. Алюминиевые сплавы склонны к наростообразованию. Этот процесс протекает чрезвычайно активно в связи с повышенной адгезионной активностью алюминия к материалам, используемым в качестве инструментальных. Поэтому максимальная высота нароста и его исчезновение отмечаются для алюминиевых сплавов при относительно более низких скоростях резания, чем для сталей.

Между уровнем сил резания и механических свойств алюминиевых сплавов нет отчетливой зависимости. Очевидно, последние оказывают сложное совокупное влияние на сопротивление материала пластическому деформированию при образовании стружки и на ее трение о переднюю поверхность инструмента. В целом при повышении прочности сплавов уровень сил резания увеличивается. Связь между силами резания и характером микроструктуры алюминиевых сплавов следующая: сила резания выше при обработке сплавов с равномерной структурой, когда содержание твердого раствора кремния в алюминии преобладает над содержанием эвтектики; если частицы эвтектики имеют более грубую пластинчатую форму, силы резания меньше.

Уровень допустимых скоростей резания, обеспечивающих низкую шероховатость обработанной поверхности и нормативные периоды стойкости, при обработке алюминиевых сплавов в несколько раз выше, чем при обработке сталей.

Обрабатываемость алюминиевых сплавов можно значительно улучшить за счет применения оптимальных геометрических и конструкционных параметров инструментов, тщательной доводки их режущих кромок и правильного выбора технологической среды. Необходимо конструктивно обеспечивать свободное размещение стружки в канавках инструмента. Они должны иметь гладкие поверхности с плавными переходами, что уменьшает возможность налипания на них стружки. Передние углы инструмента рекомендуются для сплавов первой группы 25…40º; для второй – 10…25º и третьей – 10…15º.

Использование технологических сред наиболее эффективно при чистовой обработке, когда лимитирующим показателем обрабатываемости является шероховатость обработанной поверхности. Выше отмечалось, что резание алюминиевых сплавов сопровождается интенсивным наростообразованием. Поэтому для снижения шероховатости необходимо работать вне зоны нароста либо применять эффективные СОТС.

При использовании эмульсии высокие требования к качеству обработанной поверхности не обеспечиваются. При ужесточении таких требований рекомендуется применять масляные СОТС. В них можно добавлять специальные присадки, способствующие уменьшению трения и массопереноса за счет создания алюминийорганических и высокомолекулярных соединений на площадках контакта.

Обрабатываемость медных сплавов. Медь и ее сплавы находят широкое применение в современном машиностроении в качестве конструкционных, антифрикционных, электротехнических и других материалов.

С точки зрения обрабатываемости, медные сплавы можно разбить на три группы: 1) сплавы с гомогенной структурой: латуни Л60, Л63, бронзы БрО4Ц3, БрКН1-3, БрА7 и др. К этой группе относится также медь; 2) сплавы с гетерогенной структурой типа ЛМц52-2, ЛЦ16К4, ЛЦ30А3, ЛЦ23А6Ж3Мц2, БрО10Ф1, БрА9Мц2Л, БрА10Ж3Мц2 и другие; 3) сплавы, содержащие свинец – ЛС63-3, ЛЦ40С, БрО4Ц4С17, БрО5Ц5С5, БрС30 и др.

При обработке сплавов первой группы и красной меди образуется сливная вязкая и трудноломающаяся стружка. Это ухудшает условия работы при использовании автоматизированного оборудования и обработке отверстий (из-за пакетирования стружки в канавках инструмента). Сплавы второй группы также образуют сливную стружку, однако она менее прочная и значительно легче ломается. При резании свинцовистых сплавов образуется короткая хрупкая стружка, а в случае высокого содержания свинца – стружка надлома почти в виде пыли. Процесс образования стружки при резании медных сплавов в ряде случаев сопровождается ее интенсивными пластическими деформациями. В частности, толщина стружки может превысить толщину среза в 10 и более раз. Коэффициенты K_а, K_L зависят, главным образом, от структуры сплава. Наибольшие их значения характерны для гомогенных структур, наименьшие – для высокосвинцовистых и гетерогенных сплавов высокой твердости (табл. 13.4).

Таблица 13.4