Прочность режущей части абразивных зерен

ПРОЧНОСТЬ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ АБРАЗИВНЫХ ЗЕРЕН

В общем случае инструментальный материал при заданной конструкции режущего инструмента должен обладать достаточной прочностью в процессе резания, быть износостойким и удовлетворять экономические условия обработки.

При недостаточной прочности режущей части инструмента разрушение происходит путем скалывания и выкрашивания; или в результате пластической деформации и последующего среза частиц инструментального материала. В первом случив имеет место хрупкое разрушение, а во втором — пластическое разрушение режущей части инструмента [32].

Механизм хрупкого разрушения режущей части инструмента. В производственных условиях хрупкое разрушение режущей части инструмента   (выкрашивание   и поломка)   встречается довольно часто, особенно при использовании твердосплавного минералокерамического и алмазного режущего   инструмента, Исследования показывают, что в ряде случаев превалирующим в износе абразивного инструмента   также   является   хрупкое разрушение режущих кромок абразивных зерен. Так,   после шлифования деталей из высоколегированных сталей,    жаропрочных сплавов и других труднообрабатываемых материалов корундовыми и карборундовыми кругами в отходах обнаруживается большое количество (около 50% по данным работы[15]) осколков абразива, имеющих значительно   меньший   размер, чем исходная фракция, что свидетельствует о хрупком разрушении абразивных зерен.

В некоторых случаях, в зависимости от вида выполняемой операции,   требуется   обеспечить   самозатачивание   рабочей поверхности абразивного   инструмента.   В   таких   случаях низкая хрупкая прочность материала абразива является желательной, хотя и вызывает большой расход абразивного инструмента.

При размерной обработке,   когда   стойкость   инструмента определяется длительностью сохранения геометрической формы рабочей поверхности, наряду с высокой износостойкостью материала абразива требуется его высокая прочность.

Хрупким разрушением твердого тела обычно называют разрушение, при котором пластическое течение вещества настолько мало, что его либо совсем не удается обнаружить, либо наблюдаемые остаточные деформации   ничтожно   малы.

Хрупкое разрушение материалов может быть объяснено на основании представления о зарождении и развитии   трещин, Принято, что в твердых телах неизбежно имеются рассеянные по всему, объему дефекты в виде   микроскопических   трещин, Макроскопическое разрушение рассматривается как результат постепенного накопления и развития микротрещин. С увеличением внешней нагрузки микротрещины сливаются в централь - первичную микротрещину, с которой начинается макроскопическое разрушение, а местоположение    первичной   трещины является опасной точкой. Поэтому на хрупкую прочность материалов   существенное влияние оказывает неоднородность материала, дефекты   и поверхностные повреждения, являющиеся очагами концентраций напряжение и возникновения опасных точек. Весьма часто технические   алмазы   имеют   неправильные перистые трещинки или трещинки спайности. Нередко поверхность кристалла алмаза покрыта ступеньками,   бугорками   и ямками неправильной формы, возникшими в результате растворения и выщелачивания алмаза. На рис. 29   показана   микрофотография зерна алмаза, имеющего на глубине ~ 0,5 мм от поверхности развитую сеть микротрещин.

Многие алмазы имеют включения. Они могут быть газообразными (углерод), жидкими (вода) и твердыми (графит, магнетит, рутил, окислы железа и меди и др.) Включения свидетельствуют о наличии в алмазах внутренних напряжений. В алмазах под   микроскопом   наблюдается   аномальное двупреломление, обусловленное внутренними напряжениями. Ударная нагрузка или резкое изменение температуры   приводит к тому, что алмазы с внутренними напряжениями раскалываются. Вот это свидетельствует о том, что алмазы   по прочности должны являться весьма анизотропным материалом    и в процессе резания в разной степени могут подвергаться хрупкому разрушению.

На рис. 30 показано разрушение задней поверхности алмазного резца после точения меди. На рисунке показан типичный скол, появившийся на задней поверхности резца в результате хрупкого разрушения алмаза. Причиной хрупкого разрушения в данном случае является наличие внутренних   дефектов   в алмазе.