Cắt gọt kim loại(p.1)

Loài người đã sử dụng công cụ để cắt gọt kim loại hàng trăm năm nhưng chưa thực sự hiểu rõ kim loại được cắt gọt như thế nào và điều gì xảy ra khi dụng cụ cắt tiếp xúc với kim loại.

Trong nhiều năm, người ta cho rằng kim loại tiếp xúc với dụng cụ cắt bị tách chẻ ra tương tự gỗ bị chẻ từ lưỡi rìu (Hình 27-1). Theo lý thuyết cũ, sự cắt gọt được coi là quá trình mài mòn xảy ra ở mặt dụng cụ cắt cách lưỡi cắt một đoạn ngắn. Một quảng cáo cũ về dung dịch cắt đã minh họa lý thuyết này bàng cách nêu ra sự tách chẻ kim loại ở phía trước dụng cụ cắt trong khi tiện (Hình 27-2).

27.1.2

Yêu cầu nghiên cứu về cắt gọt kim loại

Chế tạo các chi tiết lắp chặt, chính xác về kích thước, về cơ bản là sự chế tạo lắp lẫn. Độ chính xác và tính chống mài mòn của các bé mặt tương hợp tỷ lệ thuận với độ bóng bề mặt của chi tiết. Hàng năm chỉ riêng ở Hoa Kỳ, hơn 15 triệu tấn kim loại được cắt thành phoi với chi phí trên 10 tỷ đô la. Để giảm chi phí gia công, kéo dài tuổi bền dụng cụ cắt, và duy trì độ bóng bề mặt cao, về cơ bản cần thực hiện những nghiên lý cứu sâu rộng trong lĩnh vực cắt gọt kim loại.

Từ sau Đại chiến thế giới II, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện trong các lĩnh vực về lý thuyết cắt gọt kim loại, đo đạc lực cắt và nhiệt độ, tính gia công của kim loại, kinh tế gia công cắt gọt, và lý thuyết tác động của dung dịch cắt gọt (làm nguội-bôi trơn). Các nghiên cứu đó cho thấy kim loại của chi tiết gia công, thay vì bị tách chẻ hoặc bị gãy ở phía trước dụng cụ cắt, bị nén và lưu động theo mặt dụng cụ cắt. Các dụng cụ cắt mới, tốc độ và lượng ăn dao, góc cắt và khoảng hở, dung dịch cắt gọt,. . . đều được cải tiến từ những kết quả của nghiên cứu đó. Các phát triển này đã đóng góp nhiều vào quá trình gia công kim loại một cách kinh tế, tuy nhiên, còn nhiều công việc cần phải thực hiện để có thể kiểm soát tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến độ bóng bề mặt, tuổi bền dụng cụ cắt, và năng suất cắt gọt.

Thuật ngữ kỹ thuật về cắt gọt kim loại

Nhiều thuật ngữ mới từ các kết quả nghiên cứu về cắt gọt kim loại.

–        Biên tích tụ, lớp kim loại bị nén từ vật liệu đang được cắt gọt, biên này dính kết và tụ tập ở mặt cạnh dụng cụ cắt trong khi gia công (Hình 27-3).

–        Giao diện phoi dụng cụ cắt (Hình 27-3), phần bề mặt dụng cụ cắt có phoi đang trượt khi cắt từ kim loại.

–        Sự dãn dài tinh thể, sự biến dạng cấu trúc tinh thể của vật liệu gia công xảy ra trong quá trình cắt gọt (Hình 27-4).

–        Vùng biến dạng, vùng vật liệu gia công bị biến dạng trong khi cắt gọt.

–        Biến dạng dẻo là biến dạng của vật liệu gia công xảy ra trong vùng cắt dưới tác động của dụng cụ cắt (Hình 27-4).

–        Sự chảy dẻo, sự chảy kim loại xảy ra trên mặt phẳng cắt, từ cạnh A của dụng cụ cắt đến góc giữa phoi và bề mặt B của chi tiết gia công (Hình 27-4).

–        Sự gãy phoi, xảy ra khi vật liệu dòn, chẳng hạn gang, được cắt gọt và các phoi bị gãy khỏi bể mặt chi tiết. Sự gãy phoi thường xảy ra khi cắt gọt tạo ra các phoi cắt không Nên tục.

–        Góc hoặc mặt phẳng cắt, góc xảy ra biến dạng dẻo (Hình 27-3).

–        Vùng cắt, vùng xảy ra biến dạng dẻo, vùng này dọc theo mặt phẳng AB từ cạnh cắt của dụng cụ đến bề mặt ban đầu của chi tiết (Hình 27-4).

27.3.4.5

Sự chảy dẻo kim loại

Để hiểu đầy đủ hơn những điều xảy ra trong kim loại khi bị biến dạng trong vùng cắt, các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều thử nghiệm với các kiểu vật liệu khác nhau. Họ sử dụng các mũi đột phẳng trên vật liệu dẻo để nghiên cứu sơ đồ ứng suất, chiều chảy dẻo vật liệu, và sự biến dạng xảy ra trong kim loại. Để quan sát điều xảy ra khi có áp suất trên một điểm, họ đã dùng các khối vật liệu quang đàn hồi, chẳng hạn Celluloid và nhựa bakelite. Các nhà nghiên cứu sử dụng ánh sáng phân cực để quan sát các đường ứng suất được tạo ra khi tác dụng áp suất trên mũi đột. sử dụng thiết bị phân tích thích hợp họ đã thấy nhiều dải màu được gọi là “đẳng sắc”. Họ dùng ba kiểu mũi đột (phẳng, mũi hẹp, và kiểu lưỡi dao) trên vật liệu quang đàn hổi tạo ra các ứng suất khác nhau để quan sát.

Mũi đột phẳng

Khi mũi đột phẳng được ép vào khối vật liệu quang đàn hổi, các đường ứng suất kéo cực đại không đổi sẽ xuất hiện, nêu ra sự phân bố ứng suất. Trên Hình 27-5, hình dạng của các đường ứng suất, còn gọi là các đường đẳng sắc, xuất hiện như một họ các đường cong hầu như đi qua các góc của mũi đột phẳng. Mật độ cao nhất của các đường ứng suất tập trung ở từng góc của mũi đột, và các đường tròn ứng suất cách xa dần tâm mũi đột. Khoảng cách giữa các đường đẳng sắc tương đối rộng.

Mũi đột hẹp

Khi mũi đột hẹp được ép vào khối vật liệu quang đàn hồi, các đường ứng suất vẫn tập trung ở các góc đột và nơi mũi đột tiếp xúc bể mặt trên của chi tiết. Như bạn có thể thấy trên Hình 27-6, các đường đẳng sắc cách nhau gần hơn so với mũi đột phẳng.

27.6

Mũi đột kiểu lưỡi dao

Khi mũi đột kiểu lưỡi dao được ép vào khối vật liệu quang đàn hồi (Hình 27-7), các đường đẳng sắc trở thành những đường tròn tiếp.tuyến với hai mặt mũi đột. .Trong trường hợp này, sự chảy dẻo của vật liệu hướng từ điểm giữa đến vùng trống dọc theo các mặt của mũi đột.

27.7

Khi dụng cụ cắt tiếp xúc chi tiết gia công, sự chảy dẻo này xảy ra, và vật liệu bị nén sẽ thoát ra mặt dụng cụ cắt. Khi dụng cụ cắt tiến tới, ứng suất được tạo ra ngược chiều với dòng chảy dẻo và hướng về dụng cụ cắt do ma sát của phoi cắt trượt trên bề mặt dụng cụ cắt. Các ứng suất này giảm đôi chút do dòng chảy dẻo hoặc do sự gãy vật liệu hoặc dọc theo mặt phẳng hướng từ cạnh dụng cụ cắt đến bề mặt kim loại chưa được gia công.

Từ các Hình 27-5 đến 27-7 có thể kết luận các ứng suất bên trong được tạo ra trong quá trình cắt gọt và:

  1. Do các lực tác dụng bởi dụng cụ cắt, sự nén xảy ra trong vật liệu chi tiết gia công.
  2. Khi dụng cụ cắt hoặc chi tiết tiến tới trong khi cắt, các đường ứng suất tập trung ở cạnh dụng cụ cắt và tỏa ra từ điểm này trong vật liệu (Hình 27-7).
  3. Sự tập trung ứng suất làm cho phoi bị gãy khỏi vật liệu và chảy dọc theo giao diện phoi cắt dụng cụ cắt.
  4. Bằng chảy dẻo hoặc do phá hủy, kim loại sẽ chảy dọc theo giao diện phoi cắt dụng cụ cắt. Do hầu hết kim loại đểu có độ dẻo, nói chung sự chảy dẻo thường xảy ra.

Sự chảy dẻo hoặc sự phá hủy xảy ra khi kim loại chảy dọc theo giao diện phi cắt dụng cụ cắt xác định kiểu phoi cắt được tạo ra. Khi vật liệu dòn, chẳng hạn gang, được cắt gọt, vật liệu có xu hướng dễ gãy và tạo ra phoi không liên tục. Khi cắt gọt kim loại tương đối dẻo, sự chảy dẻo xảy ra, các phoi kiểu liên tục được tạo ra.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *