Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Обработка металлов -> Обработка вольфрама -> Физические особенности процесса резания сплавов вольфрама -> Физические особенности процесса резания сплавов вольфрама

Физические особенности процесса резания сплавов вольфрама

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6 

Роль хемосорбционных монопленок помимо смазывающего действия может еще заключаться в создании своеобразного диффузионного барьера между сходящей стружкой и режущим клином, препятствующим диффузии атомов легирующих элементов, которая приводит к снижению прочности поверхностных слоев инструмента.

Важным фактором, также влияющим на физико-химические процессы износа инструмента, является наличие кислорода в зоне резания. Экспериментальные данные по применению кислорода в качестве ТС часто противоречивы, что объясняется, по-видимому, различной природой износа режущего клина, которая определяется видом обрабатываемого и инструментального материалов, режимами обработки и т. п. Реакционная способность атомов кислорода различных кислородсодержащих соединений (озона, перекиси водорода и сухого кислорода) однозначно связана со стойкостью инструмента (резец - сталь Р18, обрабатываемый материал - сталь 45). При этом с уменьшением энергии активизации кислородосодержащих молекул стойкость режущего инструмента увеличивается. Расчеты подтверждают, что присутствие ничтожно малого количества кислорода [0,114•1024 моль./(с•см2)] обеспечивает наличие оксидных пленок толщиной 300-400 А.

Однако роль кислорода в процессе износа режущего клина не однозначна. На основании анализа химического взаимодействия кислорода и твердосплавного инструмента при температурах порядка 500° С, а также экспериментальных данных установлено, что износ в основном обусловлен окислением кислородом воздуха компонентов твердого сплава: карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальтовой связки. Тем самым проведена важная аналогия между износом твердосплавного инструмента и коррозионными процессами, которые резко ускоряются при повышенных температурах, имеющих место в зоне резания при обработке большинства труднообрабатываемых материалов, а также при интенсификации режимов резания. В этом случае взаимодействие кислорода с твердым сплавом можно рассматривать как нестационарный поток атомов окислителя (кислорода) в изотропную среду (инструмент). Для данного взаимодействия справедлив второй закон Фика

где с(х, τ) - концентрация кислорода на расстоянии х от поверхности контакта через время τ после начала взаимодействия; D°мexp(-Q/RT) - коэффициент диффузии; Q, R, Т - энергия активации, универсальная газовая постоянная и температура, К, соответственно.

Уравнение (48) суть уравнение параболического типа, и, используя метод Фурье, можно записать его общее решение. Но из-за сложности процесса стружкообразования граничная задача для этого уравнения не может быть сформулирована достаточно корректно. Поэтому анализ уравнения (48) позволяет в основном только качественно ответить на вопрос о степени влияния состава ТС на износ инструмента.

Легко заметить, что в силу экспоненциального характера зависимости коэффициента диффузии от температуры даже незначительное снижение последней приводит к существенному снижению диффузии, и, как следствие, к заторможению процессов окисления. Этот вывод убедительно иллюстрируется экспериментальными данными по взаимодействию карбидов вольфрама, являющихся неотъемлемым компонентом твердого сплава с кислородом. Данный анализ позволяет обосновать применение твердых ТС с компонентами, поглощающими при деструкции тепло, например карбамидом. Следует также отметить, что при разложении карбамида в зоне резания создается избыток углеродосодержащих соединений, что может в соответствии с законом действия масс приостановить процессы окисления карбидов твердого сплава.

Другим и, по-видимому, наиболее эффективным способом предотвращения или пассивирования процессов окисления, как следует из уравнения (48), является снижение исходной концентрации окислителя за счет создания в зоне резания нейтральной или восстановительной среды.

Хорошо изучен компонент противоокислительных ТС простейшее соединение кремния - силикат натрия Na2SiO3, часто используемый в модификациях СОЖ, так как силикат натрия представляет собой полимерное соединение, а введение полимерных присадок в СОЖ повышает их эффективность. Наличйе атома кремния в силикате натрия придает этому соединению жаростойкость и относительную химическую инертность. Но силикат натрия оказывает положительное воздействие на процессы износа режущего инструмента только путем создания своеобразного барьера на пути молекул кислорода или абсорбируясь на защищаемых поверхностях. Поэтому возникает мысль использовать при резании металлов, в особенности труднообрабатываемых, полимеры, в состав которых входят атомы кремния и которые способны вступать в химические взаимодействия в зоне резания.

Наиболее перспективным соединением данного класса будут кремнийорганические полимеры, которые в результате термической деструкции свяжут кислород воздуха, так как проникновением ТС в зону резания наиболее вероятно только в парообразной фазе.

Одним из свойств кремнийорганических соединений является их высокая термостабильность, обусловленная сильно полярной связью Si-О, энергия которой составляет 89 ккал/мoль. Поэтому разрыв линейной связи Si-С из-за экранирующего действия атома кремния наступает при 300- 400° С, а при пространственном строении - около 450° С. Связь Si-О сохраняется даже при 500° С. Для органических полимеров энергия связи С-С составляет только 58,6 ккал/моль.

Из-за наличия радикала R в цепи макромолекулы кремнийорганические смолы растворимы в органических растворителях: толуоле, ацетоне и др. При нагревании радикалы R отрываются и заменяются кислородом, дающим новые силоксановые связи. Введение в полиорганосилоксановую смолу алюминиевой пудры увеличивает длительную термостойкость до 450-500° С, а при кратковременном нагреве до 800° С, так как происходит реакция алюминия со смолой, содержащей гидроксильные группы, с выделением водорода и образованием полиорганоалюминосилоксанов, обладающих повышенной термостойкостью. Хорошие антикоррозионные свойства полиорганоалюмосилоксанов объясняются тем, что при нагреве до 200-230° С образуются летучие продукты (СО, Н20, С02 и др.). Но разлагается только органическая часть, обусловленная отрывом радикалов R, а неорганический скелет, состоящий из атомов Si-О и А1, остается. Продукты разложения реагируют с алюминием, образуя неорганические связующие, которые соединяют частицы алюминия между собой и с защищаемой поверхностью. При температуре 500° С алюминий металлизирует поверхность, что также увеличивает антикоррозионные свойства кремнийорганических покрытий.

Помимо алюминия, силиконы могут вступать в реакцию с другими металлами: титаном, литием, никелем, кобальтом, ванадием, а также с бором, фосфором, хлором и т. д., образуя соответствующие полиэлементоорганосилоксаны: полититанорганосилоксан, полиборорганосилоксан и т. п. Кремнийорганические соединения способны образовывать на различных материалах при действии паров или в жидкой фазе невидимые пленки полимеров и понижать тем самым коэффициент трения. Возникает химическая связь между полимером и гидрофильной поверхностью с атомами кислорода, направленными к поверхности, и органическими радикалами, направленными от нее. Чем длиннее молекулы силоксанов, тем легче протекает термическая деструкция с образованием мономеров, димеров, тримеров - реакционноспособных осколков исходной макромолекулы. Содержание атомов фосфора, серы, олова в цепи макромолекулы силиконов придает им смазыващие свойства.

Отечественная промышленность выпускает несколько кремнийорганических смол, на базе которых изготовляют целый ряд лаков, эмалей, защитных покрытий и т. д. Из смол, представляющих собой в исходном состоянии твердую фазу, наиболее распространены К-9 - продукт конденсации метолсилатриола и финилсилатриола, образующихся из соответствующих силанхлоридов; К-42 - полиметилфенолсилоксановая смола и К-40 - синтетический продукт из кремнийорганических соединений, который нетоксичен, негорюч, невзрывоопасен.

Силициды взаимодействуют с карбидами тугоплавких металлов (титана, вольфрама и тантала), которые являются основными компонентами твердосплавного инструмента. Протекание аналогичных химических реакций между продуктами деструкции полимера, например, карбида кремния SiC, и карбидным скелетом режущего клина инструмента в условиях активирующего влияния зоны резания весьма вероятно.

Таким образом, на основании анализа химических реакций можно сделать вывод о том, что наиболее важными в практическом отношении свойствами силицидов будут их относительно высокие температуры плавления, а также устойчивость против окисления и химического воздействия. Высокая теплопроводность силицидов позволяет им выдерживать значительные термические удары. Кроме этого, силициды обладают способностью создавать эффективный диффузионный барьер, препятствующий прохождению атомов внедрения, таких, как углерод, азот, кислород.

Активация химических связей и деструкция кремнийорганических полимеров на реакционноспособные осколки, наличие которых и обусловливает защитное действие твердых ТС, во много раз ускоряется в процессе резания. Данное положение объясняется в основном с позиций механохимии, а именно тем, что существуют различные пути поглощения упругой энергии, высвобождающейся при интенсивном деформировании металла в зоне резания. Наиболее энергетически выгодным является свободнорадикальный механизм разрыва химических связей (R)n, а второй, наименее изученный механизм поглощения упругой энергии, связан с поверхностной электризацией и вторичными явлениями - электронной эмиссией и газовыми разрядами. Такой подход к проблеме активации ТС дает возможность связать современные представления о химическом действии классических СОЖ с действием продуктов деструкции твердых ТС на полимерной, в частности, на кремнийорганической основе. В работах В. Н. Латышева развита гипотеза о том, что основу химического действия СОЖ составляют радиально-цепные реакции, в возбуждении которых первостепенную роль играют электроны. Действительно, в процессе деформации и разрушения металлов вскрываются физически чистые ювенильные поверхности, эмиттирующие электроны и кванты света (эффект Крамера), которые бомбардируют молекулы СОЖ (кислород, вода, галоиды, углеводы).

В общем случае электронной бомбардировке будут подвергаться молекулы ТС, присутствующие в зоне резания, что в свою очередь вызовет образование первичных активных центров механохимических реакций. В процессе взаимодействия электронов с неактивированными и слабоактивированными продуктами термо- и механодеструкции твердой ТС следует ожидать поязления свободных атомов, радикалов, перекисных радикалов и других рекационноспособных частиц.

Реакцию взаимодействия электрона с молекулой можно представить в виде где е - электрон, эмиттируемый ювенильной поверхностью; Н2О* - возбужденная молекула воды; Н,ОН2-радикалы.

где е - электрон, эмиттируемый ювенильной поверхностью; Н2О* - возбужденная молекула воды; Н,ОН2-радикалы.

Применительно к полимерам можно записать следующую реакцию разрыва линейных связей:

Наличие в зоне резания осколков органических компонентов ТС приводит к их взаимодействию с металлом при температуре 400-1000° С и образованию на контактных поверхностях полимеров трения.

Для обоснования возможности протекания реакции (51) следует рассмотреть энергетический баланс эмиттируемого электрона. Энергия свободных электронов у ювенильной поверхности

Э = Авых + К, (52)

где Авых - работа выхода электрона; К. = 1/2 mv2 - кинетическая энергия электрона после прохождения энергетического барьера на поверхности.

Рассмотрим подробнее, какими параметрами будут определяться входящие в выражение (52) члены. Энергия свободных электронов Э зависит в первую очередь от температуры в зоне резания и является случайной величиной с известным законом распределения и средним значением. Работа выхода электрона АВых зависит от вида обрабатываемого материала и состояния поверхности и представляет собой потерю энергии эмиттируемого электрона при прохождении поверхностной разности потенциалов. Кинетическая энергия К - полезная составляющая общей энергии Э, расходуется на процесс активации технологической среды. Легко заметить, что Э однозначно связана с параметрами режима обработки, так как скорость резания, подача и другие параметры определяют температуру резания Т°рез. Увеличения К можно добиться, увеличивая Э, но этот путь из-за интенсификации режимов обработки может привести к резкому снижению стойкости инструмента, так как увеличение Э активизирует параллельно идущие процессы разупрочнения режущей кромки, а также процессы диффузии, окислення и т. п., скорость протекания которых пропорциональна т°рез.

Рассмотрим другой, более перспективный путь увеличения кинетической энергии электрона

К= 1/2·mv2, суть которого состоит в уменьшении значения работы выхода электрона Авых. Так как работа выхода электрона для большинства труднообрабатываемых материалов велика (что, по-видимому, также объясняет малую эффективность применения классических ТС при их обработке без какой-либо искусственной активации), то возникает мысль вводить в состав твердой ТС соединения, обладающие низкой работой выхода, например мелкодисперсные порошки легкоплавких металлов - олова, цинка, свинца и и т. п.

Таким образом, присадки легкоплавких металлов будут в процессе резания эмиттировать электроны с высокими значениями кинетической энергии, тем самым активизируя радикально-цепные реакции основной ТС. Схема действия электронов представлена на рис. 22.

Помимо расмотренного действия, металлические порошки оказывают и хорошо известное смазывающее и диспергирующее воздействие, так как их расплавы являются уникальными по своим свойствам смазками и поверхностно-активными веществами. Кроме этого, применение легкоплавких металлов в совокупности с кремнийорганическими полимерами позволит расширить температурный диапазон их использования, так как энергии эмиттируемого электрона достаточно для разрыва даже самой прочной связи Si-О и без влияния температурного фактора, так как энергия электрона К составляет 4 эВ или 92 ккал/моль.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.12.25   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

18:19 Рулон нержавеющий 12Х17 аналог (AISI 430)

18:18 Рулон нержавеющий 12Х18Н10Т аналог (AISI 321)

18:16 Рулон нержавеющий 08Х18Н10 аналог (AISI 304)

18:15 Рулон нержавеющий 12Х15Г9НД аналог (AISI 201)

18:14 Рулон нержавеющий AISI 430

18:13 Рулон нержавеющий AISI 321

18:12 Рулон нержавеющий AISI 304

18:11 Рулон нержавеющий AISI 201

11:38 Услуги ООО ”РОСТМЕХ”: 3д фрезеровка алюминия и меди для РЭА

05:13 Круг г/к сталь пружинная 60С2ХФА

НОВОСТИ

17 Декабря 2017 17:16
Мотоцикл с паровым двигателем

17 Декабря 2017 17:02
”ПГК” увеличила погрузку в границах Приволжской железной дороги почти на четверть

17 Декабря 2017 16:41
Тайваньский экспорт стальных двутавров в ноябре вырос на 61%

17 Декабря 2017 15:10
”ОЭВРЗ” передал Петербургскому метрополитену последний из четырех вагонов-электровозов

17 Декабря 2017 14:16
Латиноамериканский импорт стали из Китая за 10 месяцев упал на 7%

17 Декабря 2017 13:46
”Забайкалстальинвест” продолжает искать технологию извлечения титана на Чинейском

НОВЫЕ СТАТЬИ

Некоторые аспекты выбора квартир

Социальный трейдинг: за и против

Сальники и компенсационные устройства

Косилки для травы - виды и особенности

Марокканская и другие виды декоративных штукатурок в интерьере

Бытовки металлические и блок контейнеры - выбор для различных нужд

Выбор квартир - некоторые особенности

Офшорная компания - некоторые особенности и аспекты работы

Характеристика материалов для производства мебели

Основные и дополнительные изыскания для строительства

Штукатурная станция – для чего применяют?

Конденсат на трубах холодной воды. Что делать в случае возникновения конденсата?

Способы поиска скрытых течей в подземных водопроводах

Сейфы уничтожающие содержимое AG Blackjack

Алюминиевые композитные панели

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает изготовление металлоконструкций.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.