Размещено на http://www.allbest.ru/

Эффективность обработки резанием легированных сталей

Воронова Д.А.

Аннотация

УДК 621.91.01

Эффективность обработки резанием легированных сталей

Воронова Д.А.

ФГАОУ ВО Российский государственный профессионально - педагогический университет, Екатеринбург, Россия (620012, г. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11).

Сегодня в машиностроении легированные стали занимают особое место, и из них изготавливают рессоры, зубчатые колеса, валы, шпиндели и т.д.

В данной работе показано влияние режимов резания на обработку легированной стали. Проанализированы все основные параметры: износ режущего инструмента, свойства обрабатываемого материала и его назначение, влияние скорости резания и подачи. Рассмотрена структура стали с содержанием в ней углерода и влияние химических элементов.

Ключевые слова: легированная сталь, обработка резанием, свойства легированной стали.

Annotation

Efficiency of cutting processing of alloy steels

Voronova D.A.

FGAOU VO Russian State Vocational Pedagogical University, Yekaterinburg, Russia (620012, Ekaterinburg, Mashinostroiteley Street, 11).

Today, in the engineering industry, alloy steels occupy a special place, and of them springs, cog wheels, shafts, spindles, etc. are made.

In this paper, the influence of cutting regimes on the processing of alloy steel is shown. All the main parameters have been analyzed: wear of the cutting tool, the properties of the material being processed and its purpose, the effect of the cutting speed and feed rate. The structure of steel with its carbon content and the influence of chemical elements is considered.

Key words: alloy steel, machining, properties of alloy steel.

Введение

Обработкой материалов резанием называется процесс снятия слоя металла с заготовки в виде стружки с помощью режущих инструментов для получения нужной формы, заданных размеров и шероховатости [1].

В последнее время широко используют экономичные методы получения заготовок, которые приводят к значительному уменьшению объема работ, связанных со снятием стружки (точное литье, точная штамповка, и др.). Но тем не менее большинство деталей машин получают окончательную форму и размеры обработкой резанием на металлорежущих станках [6]. Только обработка резанием удовлетворяет требованиям к точности размеров и качеству обработки поверхностей. Обработка резанием определяет качество изготовляемых машин, их точность, долговечность, а также надежность и стоимость. Несмотря на то, что методы получения заготовок и обработки их на металлорежущих станках беспрерывно совершенствуются, трудоемкость станочных работ в машиностроении составляет наибольшую часть, достигая 30-50 % общей трудоемкости изготовления машин [6].

Процесс резания представляет собой совокупность чрезвычайно сложных процессов, которые зависят от свойств обрабатываемого материала, качества режущего инструмента, условий резания. Процесс резания сопровождается упругими и пластическими деформациями, разрушением материала, трением, износом режущего инструмента, вибрациями отдельных деталей и узлов и технологической системы (станок-приспособление-инструмент-деталь) в целом [6]. Знание закономерностей этих явлений позволяет выбирать оптимальные условия, которые обеспечивают производительную и качественную обработку деталей.

Свойства и характеристики легированной стали

Легированные стали обладают большим пределом прочности, который находится в диапазоне _В ? 400 ? 1500 МПа. Все легированные стали обладают пригодностью к сварке и свойствами свариваемости [5]. Легированные стали обладают очень низкой теплопроводностью поэтому их необходимо нагревать очень медленно, чтобы не образовывались трещины. В некоторых случаях при нагреве до высоких температур производят температурные остановки для выравнивания температуры по всему объему изделия [11]. Очень низкая теплопроводность легированных сталей также требует увеличения времени выдержки.

В зоне резания повышается температура, поэтому охлаждать металл необходимо с помощью специальных жидкостей (например, с помощью эмульсии, представляющей собой 5-20 % раствор эмульсола в воде). Эмульсол - это готовая смазка с многокомпонентным составом на основе минеральных масел и поверхностно-активных веществ. Смазочно-охлаждающие жидкости не только устраняют жар, но и предупреждают образование наклепа, облегчают обработку.

На режущем инструменте при обработке, легированной стали образовывается наклеп, который изменяет его форму и приводит в негодность. Поэтому чаще всего легированные стали обрабатывают на невысоких скоростях (от 10ч 30 м/мин).

При обработке пластичных материалов, какими являются легированные стали на передней поверхности режущего клина образуется нарост. Нарост имеет клиновидную форму и представляет собой заторможенные слои сильно деформированного при резании металла. С возрастанием подачи нарост увеличивается, поэтому рекомендуется производить чистовую обработку легированной стали с подачей 0,1-0,2 мм/об [9]. Глубина резания существенного влияния на размеры нароста не оказывает. Для того чтобы нарост уменьшился рекомендуется уменьшать шероховатость передней поверхности режущего инструмента, по возможности увеличивать передний угол г (при г=45° нарост практически не образуется). При черновой обработке образование нароста, наоборот, благоприятно сказывается на процессе резания [9].

Дополнительную сложность обработке придает пластичность легированных сталей так как стружка не скалывается, а завивается длинной спиралью. Сливная стружка наматывается на деталь, при вращении тем самым ухудшает качество её поверхности.

На структуру стали влияет содержание в ней углерода (табл. 1) [12]и, тем самым, является решающим фактором при обработке стали резанием. Низкое содержание углерода создает ферритную структуру. С повышением содержания углерода, при повышении доли цементита (твердого и хрупкого) создается ферритно-перлитная структура.

Таблица 1 - Характеристика изменения свойств с изменением содержания углерода в стали

Из приведенной таблицы видно, что чем выше содержание углерода в стали, тем лучше ее обрабатываемость резанием, но есть один серьезный недостаток - очень сильный износ задней поверхности инструмента.

На обрабатываемость резанием влияет не только содержание углерода, но и содержание легирующих элементов (табл. 2) [12].

Таблица 2 - Важные легирующие элементы

В данной таблице видно, что при добавлении в сталь легирующих элементов, можно поспособствовать улучшению обработке резания на металлорежущих станках.

В зависимости от содержания легирующих элементов легированная сталь делится на низколегированную, среднелегированную, высоколегированную. Классификация легированных сталей представлена ниже. (табл. 3) [12]. сталь резание легированная

Таблица 3 - Классификация легированных сталей в зависимости от содержания легирующих элементов

Область применения легированной стали

Благодаря тому, что легированная сталь обладает рядом значимых свойств, нашла широкое применение не только в машиностроении.

Основные сферы применения легированной стали [10]:

* Медицина (такой металл используется в изготовлении хирургических инструментов, элементов медицинского оборудования).

* Машиностроение, станкостроение (производство пружин и рессор, подшипников, деталей легковых и грузовых автомобилей (валы рулевого управления, двигатели, гусеницы тракторов, черпаки землечерпальных машин), клапанов гидравлических прессов, стяжных болтов).

* Сталь также используют для изготовления режущих инструментов (сверла, ножи, фрезы, плашки).

* Судостроение (за счет повышенной стойкости к воздействию соленой воды легированную сталь применяют в производстве деталей насосов, турбин, лопастей моторов).

* Нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, химическая и пищевая промышленность, ЖКХ (производство деталей специализированного оборудования, труб, трубопроводов и т.д.).

Заключение

В ходе данной работы была достигнута цель: анализ существующих способов и средств увеличения производительности легированных сталей и сделаны выводы.

Для легированной стали, которая обладает низкой теплопроводностью требуется охлаждение металла с помощью специальных жидкостей, а именно - эмульсии, которая представляет собой 5-20 % раствор эмульсола в воде.

Эффективнее всего обрабатывать данную сталь при скорости от 10ч30 м/мин, во избежание образования наклёпа на рабочем инструменте.

При резании пластичных металлов на передней поверхности образуется нарост. Чтобы его не было необходимо уменьшать подачу, поэтому легированную сталь (при чистовой обработке) обрабатывают с подачей 0,1-0,2 мм/об. Также рекомендуется увеличивать передний угол (при = 45 нарост почти не образуется).

Высокое содержание углерода в легированной стали улучшает ее эффективность обработки резанием.

Уменьшить износ задней поверхности инструмента можно с помощью добавления в сталь свинца. Улучшить обработку резанием легированной стали можно с помощью добавления в неё хрома, никеля, молибдена, вольфрама, марганца, серы и фосфора.

Все проанализированные параметры улучшают обработку резанием легированной стали на металлорежущих станках и являются эффективными.

В данной статье рассмотрены не все параметры, которые влияют на обработку резанием легированной стали, на самом деле их множество, которые в будущем будут рассмотрены.

Список использованных источников

1. Грановский Г.И. Резание металлов: учебник для вузов / Г.И. Грановский, В.Г. Грановский. - М: Высшая школа, 1985-304 c.

2. Минаев А.М. Обработка резанием: учебно-методическое пособие / А.М. Минаев - Тамбов: Издательство ТТТУ, 2005-96 с.

3. Черепахин А.А. Технология конструкционных материалов. Обработка резанием: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / А.А. Черепахин, В.А. Кузнецов. - М: Издательский центр "Академия", 2008-288 с.

4. Легированная сталь. [Электронный ресурс]- Режим доступа: http://nercom.by/legirovannaya-stal/. (Дата обращения 12.11.2017 г.).

5. Высоколегированная сталь. [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://promexcut.ru/vyisokolegirovannaya-stal. (Дата обращения 14.11.2017).

6. Основы обработки металлов резанием. [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://studfiles.net/preview/5433249/page:11/. (Дата обращения 05.12.2017).

7. Эффективность. [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://dic.academic.ru/dic.nsf/econ_dict/16954. (Дата обращения 15.12.2017).

8. Повышение эффективности механообработки высокотехнологичных деталей. [Электронный ресурс]- Режим доступа: http://chiefengineer.ru/ tehnologiimetaloobrabotki/tehnologii-obrabotki-metalla/povyshenie-effektivnosti-mehanoobrabotki/. (Дата обращения 18.12.2017).

9. Основы теории резания металлов. [Электронный ресурс]- Режим доступа: http://turnercraft.ru/teoria2.htm. (Дата обращения 18.12.2017).

10. Свойства и особенности легированной стали. [Электронный ресурс]- Режим доступа: http://mmetalloprom.ru/stati/article_post/svoystva_legirovannoy _stali. (Дата обращения 18.12.2017).

11. Теплопроводность - легированная сталь. [Электронный ресурс]- Режим доступа: http://www.ngpedia.ru/id509229p1.html. (Дата обращения 18.12.2017).

12. Производительность, превышающая ожидания. [Электронный ресурс]- Режим доступа: https://www.hoffmanngroup.com/medias/sys_master/ images/images/h0e/hc7/8936074412062/04100-ru-HOLEXProSteel-final.pdf?attachment=true. (Дата обращения 18.12.2017).

Размещено на Allbest.ru