Метод формирования условий максимальной обрабатываемости жаропрочных материалов путем высокотемпературного охрупчивания при резании

• Автор: Васильев, Дмитрий Вячеславович
• Шифр специальности: 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1 Состояние вопроса

1Л Общие положения обрабатываемости

1.2 Физические основы обрабатываемости металлов

1.2.1 Развитие направлений исследования обрабатываемости

1.2.2 Ускоренное определение обрабатываемости металлов

1.2.3 Влияние химического состава на обрабатываемость

1.3 Влияние температурно - скоростного фактора на процесс резания и обрабатываемость металлов

1.4 Виды и формы стружек и их классификация

1.5 Теоретические основы процесса образования стружки

1.6 Элементное стружкообразование
1.7 Механика процесса разрушения при образовании элементной стружки
1.8 Высокотемпературная хрупкость металлов
1.9 Напряженное состояние деформации и разрушение деталей
1.10 Силовые нагружения, напряжения, деформации и разрушения в зоне резания .
1.11 Анализ проведенных работ. Цель и задачи исследования
Глава 2 Теоретические основы механики разрушения при обработке резанием
2.1 О механике контактного разрушения
2.2 Физико-механические основы механики разрушения материалов
2.3 Экспериментальные установка, устройство, оборудование и приборы
2.4 Тарировка динамометра и построение тарировочного графика
2.5 Метод ускоренного тарирования естественной термопары
2.6 Результаты экспериментальных исследований зависимости величины фаски износа по задней поверхности от температуры
2.7 Результаты экспериментальных исследований характеристик механики процесса резания в зависимости от температурно - скоростного фактора
2.8 Выводы
Глава 3 Имитационное моделирование процесса стружкообразования

3.1 Силовые граничные условия
3.2 Напряженно - деформированное состояние стружки с применением МКЭ
3.3 Достоверность полученных результатов моделирования процесса резания
3.4 Выводы
Глава 4 Экспериментальные исследования зависимостей деформации и формы стружки от температуры резания
4.1 Результаты экспериментальных исследований зависимости вида стружки от температуры
4.2 Механика процесса образования стружки через разрушение обрабатываемого материала
4.3 Выводы
Г лава 5 Практическая реализация
5.1 Новые технические решения
5.1.1 Разработанный и запатентованный способ
5.1.2 Разработаное и запатентованое устройство
5.2 Разработанные методики
5.3 Формирование условий максимальной обрабатываемости жаропрочных материалов на станках с ЧПУ
5.4 Программа выбора условий максимальной обрабатываемости жаропрочных материалов по виду стружки на основе температуры появления высокотемпературного охрупчивания
5.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Актуальность. В современной промышленности при механической обработке материалов резанием основными становятся следующие показатели: быстрое освоение новой высокоприбыльной продукции без потери качества с высокой производительностью процесса.
В настоящее время наработан большой экспериментальный материал по определению режимов резания при обработке деталей из различных материалов, который положен в основу справочных данных.
Однако, по-прежнему, проблемой в современном машиностроении остается определение режимов максимальной обрабатываемости при обработке жаропрочных материалов при освоении производством новых изделий. Для определения режимов резания с условиями максимальной работоспособности инструментов необходимы продолжительные дорогостоящие стойкостные лабораторные испытания, обусловленные большой трудоемкостью работы, приводящие к определённым финансовым затратам, а также к потере времени.
Поэтому решение задачи формирования условий максимальной обрабатываемости жаропрочных материалов по виду и коэффициенту сплошности стружки путем управления температурой резания через изменение скорости резания является актуальной.
Аналитические исследования взаимосвязи явлений при резании обрабатываемых металлов и их механических характеристик, видов стружки были проведены по данным различных школ резания металлов (Томской, МГТУ “Станкин”, Курганской, Тюменской).
Существует большое количество практических рекомендаций в инструментальных каталогах и справочниках по назначению рациональных режимов резания, но не существует экспресс методики научно-обоснованного выбора и формирования условий максимальной обрабатываемости жаропрочных материалов.
Комплексная методика выбора режимов резания на основе физикомеханических характеристик обрабатываемого материала, обеспечивающих условия максимальной обрабатываемости жаропрочных материалов, обуславливает значительный экономический эффект.

ма срезаемого слоя. Очертания поперечных сечений стружки и срезаемого слоя сильно отличаются, что является следствием неравномерной деформации [75].
1.6 Элементное стружкообразование
Элементные стружки характеризуются большим разнообразием и различаются по:
1) форме и размерам образующихся элементов;
2) стабильности процесса стружкообразования (повторяемости элементов по форме и размерам);
3) характеру деформации внутри элемента;
4) прочности связей между элементами.
При элементном стружкообразовании формирование каждого элемента является самостоятельным актом пластического деформирования, завершающимся частичным или полным разрушением.
Элементную стружку, подобную изображенной на рисунке 1.16, в дальнейшем будем называть стружкой скалывания. Она ха рактерна для пластичных металлов, обрабатываемых при низких скоростях и температурах резания [117].
С повышением пластичности обрабатываемого материала величина деформации, получаемой элементом до его отделения, возрастает, что приводит к увеличению размеров элемента, как показано на рисунке 1.17.
При высоких скоростях и температурах резания образуется элементная стружка, как показано на рисунке 1.19. От стружки показанной на рисунке 1.18, она отличается тем, что текстура внутри элементов отсутствует.
Рисунок 1.17- Низкотемпературная элементная стружка [117]
Рисунок 1.16 - Корень стружки скалывания с координатной сеткой, при свободном резании титанового сплава; У= 8,5 м/мин, 1= 0,9 мм, шириной среза 2.5 мм