Неполадки, связанные с неблагоприятной микроструктурой обрабатываемой стали Неполадки в работе режущими инструментами часто связаны с неудовлетворительной микроструктурой, обусловленной неправильной термической обработкой прутков или поковок, даже если все остальные условия обработки благоприятны [237]. От микроструктуры стали зависят:
- стойкость инструмента;
- шероховатость обработанной поверхности;
- налипания обрабатываемого металла на задние поверхности инструмента;
- вибрации со всеми неполадками.
При внезапном появлении таких неполадок обязательно проводят металлографические исследования микроструктуры стали на микроскопах с увеличением не менее х500, чтобы детально выяснить характер микроструктуры.
Микроструктура “сырой” стали состоит из феррита и перлита. Феррит — это чистое железо. Он очень мягкий, склонен к налипаниям на инструмент, но обладает низкой истирающей способностью, обусловливающей высокую стойкость инструмента. Перлит — соединение железа с углеродом. Различают зернистый, пластинчатый и сорбитообразный перлит (пластинчатый перлит с очень тонкими пластинками цементита). Цементит — очень твердый, обладает высокой истирающей способностью. Чем тоньше пластинки цементита, тем истирающая способность выше. Стойкость инструмента при резании цементита низкая, но нет налипаний на поверхностях инструмента и чистый срез, обеспечивающий малую шероховатость обработанной поверхности. Из изложенного нетрудно сделать вывод, что соответствующим соотношением и взаимным расположением составляющих микроструктуры можно обеспечить достаточно высокими нужные нам показатели обрабатываемости стали. В основном желательны структуры с составляющими небольшой зернистости и равномерным расположением по объему заготовки. Отсутствие скоплений феррита уменьшает налипания на инструмент и уменьшает шероховатость обработанных поверхностей, а отсутствие скоплений перлита повышает стойкость инструмента.
Малоуглеродистые стали (содержание углерода до 0,3 %) должны иметь структуру феррита и пластинчатого, а лучше — сорбитообразного перлита. Зерна перлита должны быть равномерно расположены в ферритном поле. Резко выраженная строчечность феррита и его крупные колонии увеличивают налипания на инструмент и шероховатость .поверхностей, обработанных с низкими скоростями. Наблюдается повышенная склонность к вибрациям, особенно в случае зернистого перлита.
Стали со средним содержанием углерода (0,35—0,55 %) для обеспечения удовлетворительной стойкости инструмента и малой шероховатости поверхностей, обработанных с низкими скоростями резания, должны иметь структуру пластинчатого перлита и феррита в виде сетки или некрупных зерен. Зернистый перлит вместо пластинчатого предпочтительнее при работе с высокими скоростями. Стойкость режущего инструмента при этом выше и шероховатость обработанной поверхности удовлетворительная. Резание зернистого перлита с низкими скоростями (до 10—15 м/мин) сопровождается налипаниями, повышенной шероховатостью обработанной поверхности с характерными неровностями в виде надрывов и повышенной чувствительностью к вибрациям из-за роста сил резания.
Высокоуглеродистые стали должны иметь структуру зернистого перлита. Пластинчатый перлит не допускается, так как стойкость режущего инструмента при этом низкая. Шероховатость обработанных поверхностей заготовок с зернистым перлитом чуть больше, чем с пластинчатым, но значительно ниже, чем в случае зернистого перлита у среднеуглеродистых сталей. Поэтому с точки зрения шероховатости зернистый перлит высокоуглеродистых сталей вполне приемлем, тем более, что в большинстве случаев детали из высокоуглеродистых сталей подвергаются последующей закалке и шлифованию. Исходная шероховатость после лезвийной обработки в таких случаях не имеет значения.
Карбиды легирующих элементов, имеющиеся в высокоуглеродистых сталях, должны быть равномерно расположены и иметь небольшие размеры. Скопления карбидов и их строчечность не допускаются, так как при этом понижается не только стойкость режущих инструментов, но и прочность самих обрабатываемых деталей.
Отдельно необходимо отметить, что обрабатываемость сталей, без понижения их механических свойств, можно значительно улучшить микродобавками серы, свинца, силикокальция, селена, теллура и других элементов. Микролегирование стали повышает стойкость инструментов от 1,5 до 3 раз. Во столько же раз снижается расход режущего инструмента [221].
Контрольные вопросы
- Неполадки с режущими инструментами в процессе эксплуатации.
- Причины низкой стойкости инструментов и способы ее повышения.
- Причины выкрошивания режущих кромок и поломок инструмента.
- Вибрации при резании. Их причины и следствия.
- Причины налипаний обрабатываемого металла на рабочие поверхности инструмента. Последствия налипаний. Методы борьбы с налипаниями.
- Погрешности размеров и формы поверхностей, обработанных фасонными инструментами.
- Факторы, влияющие на усадку и разбивание размеров детали сверлами, зенкерами и развертками.
- Взаимосвязь между разбиванием и рассеиванием размеров, т.е. точностью обработки.
- Влияние параметров метчика и условий его эксплуатации на разбивание размеров резьбы (среднего диаметра, шага, половины угла профиля).
- Причины разбивания размеров резьбы метчиками и методы их устранения.
- Мероприятия по уменьшению шероховатости обработанных поверхностей.
- Влияние микроструктуры стали заготовок на их обрабатываемость.
- Мероприятия по улучшению обрабатываемости стали.
Смотрите также
- Требования к эксплуатации инструментов
- Крепление инструментов на станках
- Крепление обрабатываемых деталей на станках
- Особенности эксплуатации инструментов в автоматизированном машиностроении
- Организация инструментального хозяйства
- Классификация и последствия неполадок
- Низкая стойкость инструмента
- Выкрошивание режущих кромок и поломки инструмента
- Вибрации
- Налипания обрабатываемого металла
- Неправильные размеры обработанных поверхностей
- Большая шероховатость обработанных поверхностей
- Неполадки, связанные с неблагоприятной микроструктурой обрабатываемой стали