Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ процессов износа инструмента при резании металлов. Цели и задачи исследований .
1.1. Основные особенности контактных упругопластических деформаций при резании металлов .
1.2. Неустойчивость, термодинамические свойства и принципы неоднородности пластической деформации при резании металлов.
Глава 2. Уравнения определяющие динамику гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента в связанной постановке .
2.1. Вывод определяющих уравнений.
2.2. Вывод кинетического уравнения гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента .
2.3. Осредненные дифференциальные уравнения гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента.
2.4. Критерий неустойчивости гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента для квазистационарных процессов.
Глава 3. Критерии неустойчивости гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента .
3.1. Линеаризация системы дифференциальных уравнений определяющих динамику гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента .
3.2. Определение критериев неустойчивости гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента.
Глава 4. Оценка интенсивности трибоокислительного и диффузионного износов на контактных поверхностях инструмента при механической обработке металлов .
4.1 Оценка интенсивности гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента .
4.2 Оценка интенсивности диффузионных потоков компонент инструментального материала на контактных поверхностях инструмента.
Заключение.
Список использованной литературы.
- Основные особенности контактных упругопластических деформаций при резании металлов
- Вывод кинетического уравнения гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента
- Линеаризация системы дифференциальных уравнений определяющих динамику гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента
- Оценка интенсивности гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента
Введение к работе
В настоящее время доминирующими технологическими процессами размерной обработки металлов в современном машиностроении являются методы лезвийной механической обработки. Более того, как показывают экспертные оценки, эта тенденция сохранится в будущем.
Во всех отраслях промышленности связанных с механической обработкой металлов, повышение производительности и снижение себестоимости в значительной мере определяется повышением эффективности самого процесса механической обработки, т.е. процесса резания металлов.
Стойкость режущего инструмента является одним из основных факторов, определяющих экономические показатели механической обработки. В связи с этим повышение работоспособности инструмента является актуальной задачей современного машиностроения.
Сейчас можно утверждать, что износ инструмента в значительной степени определяется трибоокислительными и диффузионными механизмами, причем на сегодняшний день диффузионные механизмы износа в теории механической обработки изучены детально. Многие результаты, полученные при этом, являются классическими, и не нуждаются в дальнейшей детализации, как в теоретическом так и в экспериментальном аспектах. Наиболее вьщающиеся результаты в этом направлении получили Т.Н. Лоладзе [48,49], Н.В.Талантов [63], А.А. Козлов [30].
Однако совершенно недостаточно изучена роль трибокислительных процессов в износе инструмента. Вышеуказанное обстоятельство связано с тем, что трибо-окислительные процессы являются принципиально экзотермическими.
Это означает, что данные реакции происходят с выделением тепла в контактной зоне и при определенных технологических условиях могут создаваться предпосылки для развития этих реакций в неустойчивом режиме по механизму «теплового взрыва» в смысле академика Н.Н. Семенова [59].
Последнее означает, что в ходе гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента выделяется тепло, которое при определенных технологических режимах может не успевать отводиться за счет теплопроводности, что создает условия для накопления тепла и повышения температуры в ограниченном объеме.
Процесс развития реакции, в этом случае, будет принципиально адиабатическим, а так как скорость гетерогенных реакций окисления контролируется соотношением Аррениуса [38,73], процесс станет принципиально неустойчивым.
Иначе говоря, решение системы дифференциальных уравнений, определяющих динамику развития неустойчивой реакции окисления, и выписанной в связанной постановке, т.е. с учетом экзотермичности процесса, принципиально не допускает стационарных решений в отличие от устойчивого развития гетерогенных процессов окисления. Таким образом, можно вполне осознано (используя конкретные оценки и расчеты) добиться создания системных методов управления процессами износа инструмента. Именно этой цели посвящена представленная диссертационная работа.
В данной работе определение критериев неустойчивости развития гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента рассматриваются с точки зрения теории устойчивости Ляпунова [7,81].
Последнее означает, что анализируется возможность роста (затухания) случайных возмущений с определенной частотой. Основанием для такого подхода к решению задачи являются следующие физические обстоятельства.
Пусть на контактной поверхности инструмента, где реализуются гетерогенные реакции окисления, случайно повышается температура за счет экзотермичности процесса. Это приведет к увеличению скорости реакции и, следовательно, опять к повышению температуры, т.е. процесс, может стать принципиально неустойчивым. Естественно существует и процесс, который стремится «подавить возмущение». В самом деле, увеличение температуры приведет к увеличению градиента температур и, как следствие, к увеличению теплоотвода на контактной поверхности за счет теплопроводности.
Окончательный ответ на вопрос, будет ли гетерогенный процесс окисления на контактных поверхностях инструмента устойчивым или неустойчивым, зависит от совместного влияния всех перечисленных факторов, т.е. в целом зависит от тепло-физических и физико-механических характеристик инструментального и обрабатываемого материалов и окружающей среды, а так же от механизмов контактного деформирования при механической обработке.
Совместное действие перечисленных выше механизмов должно приводить к тому, что возмущения с некоторой длиной волны будут возрастать, а с другой длиной затухать. Это приводит к так называемому спектру неустойчивых возмущений,
выявить которые можно обычными методами, применяемые в теории устойчивости Ляпунова [7,81], поставив вопрос об определении собственных значений задачи гетерогенного окисления на контактных поверхностях инструмента.
Исходя из этого можно утверждать, что если на контактных поверхностях инструмента, в зависимости от технологических режимов, гетерогенная реакция окисления неустойчива, то трибоокислительный механизм износа будет доминирующим по сравнению с диффузионным. При этом скорость гетерогенной реакции будет практически неограниченна по сравнению с диффузионными процессами. В случае протекания гетерогенной реакции в устойчивом режиме ее скорость ограничена и судить о доминирующей роли трибоокислительных или диффузионных процессов в износе инструмента можно только, оценив интенсивность соответствующих потоков.
Естественно, что оценку соответствующих потоков для быстрорежущего инструмента необходимо проводить в диапазоне температур, не превышающих температуру рекристаллизации, соответствующей быстрорежущей стали. При более высоких температурах согласно фундаментальным исследованиям Л.С. Кремнева, В.А. Синопальникова [60] износ и разрушение быстрорежущего инструмента происходит в результате развития процессов микроползучести и динамической рекристаллизации режущего клина.
Для этого необходимо определить критерии неустойчивости развития гетерогенной реакции окисления на контактных поверхностях инструмента. Последнее, особенно актуально при механической обработке жаропрочных сплавов.
В связи с выше изложенным, определение критериев неустойчивости гетерогенных окислительных реакций на контактных поверхностях инструмента для направленного управления процессами износа, с целью установления кардинальных технологических решений по интенсификации процессов механической обработки является важной научно — технической проблемой.
Актуальность работы подтверждена ее выполнением в рамках Государственного контракта с Федеральным космическим агентством от 18.04.2003 №753-Т366/03, а также в рамках программы Министерства образования и науки РФ «Производственные технологии».
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы. Для удобства изложения постановка задачи исследований и литературный обзор дается в каждой главе.
В первой главе делается анализ экспериментальных и теоретических исследований, в результате которого сделан вывод о доминирующей роли трибоокислитель-ных и диффузионных процессов в износе инструмента.
Во второй главе выписана система дифференциальных уравнений определяющих процессы трибоокислительного износа инструмента, и на примере квазистационарного решения системы дифференциальных уравнений определяющих динамику гетерогенных процессов окисления на контактных поверхностях инструмента, выписанной в связанной постановке, т.е. с учетом экзотермичности, методами теории устойчивости Ляпунова получены критерии неустойчивости развития окислительных процессов.
В третьей главе получены критерии развития неустойчивости гетерогеЕшых реакций окисления на контактных поверхностях инструмента на базе полной системы дифференциальных уравнений, выписанной в связанной постановке и определяющих динамику развития окислительного процессов.
Проведено численное моделирование нелинейных дифференциальных уравнений определяющих развитие процессов гетерогенного окисления на контактных поверхностях.
В четвертой главе определены интенсивности диффузионных процессов и гетерогенных окислительных процессов, что позволило разработать системный подход по управлению процесса износа инструмента.
Основные материалы диссертации опубликованы в работах 32, 33, 34,35.
Основные особенности контактных упругопластических деформаций при резании металлов
В настоящее время доминирующими технологическими процессами размерной обработки металлов в современном машиностроении являются методы лезвийной механической обработки. Более того, как показывают экспертные оценки, эта тенденция сохранится в будущем.
Во всех отраслях промышленности связанных с механической обработкой металлов, повышение производительности и снижение себестоимости в значительной мере определяется повышением эффективности самого процесса механической обработки, т.е. процесса резания металлов.
Стойкость режущего инструмента является одним из основных факторов, определяющих экономические показатели механической обработки. В связи с этим повышение работоспособности инструмента является актуальной задачей современного машиностроения. Сейчас можно утверждать, что износ инструмента в значительной степени определяется трибоокислительными и диффузионными механизмами, причем на сегодняшний день диффузионные механизмы износа в теории механической обработки изучены детально. Многие результаты, полученные при этом, являются классическими, и не нуждаются в дальнейшей детализации, как в теоретическом так и в экспериментальном аспектах. Наиболее вьщающиеся результаты в этом направлении получили Т.Н. Лоладзе [48,49], Н.В.Талантов [63], А.А. Козлов [30]. Однако совершенно недостаточно изучена роль трибокислительных процессов в износе инструмента. Вышеуказанное обстоятельство связано с тем, что трибо-окислительные процессы являются принципиально экзотермическими. Это означает, что данные реакции происходят с выделением тепла в контактной зоне и при определенных технологических условиях могут создаваться предпосылки для развития этих реакций в неустойчивом режиме по механизму «теплового взрыва» в смысле академика Н.Н. Семенова [59]. Последнее означает, что в ходе гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента выделяется тепло, которое при определенных технологических режимах может не успевать отводиться за счет теплопроводности, что создает условия для накопления тепла и повышения температуры в ограниченном объеме. Процесс развития реакции, в этом случае, будет принципиально адиабатическим, а так как скорость гетерогенных реакций окисления контролируется соотношением Аррениуса [38,73], процесс станет принципиально неустойчивым. Иначе говоря, решение системы дифференциальных уравнений, определяющих динамику развития неустойчивой реакции окисления, и выписанной в связанной постановке, т.е. с учетом экзотермичности процесса, принципиально не допускает стационарных решений в отличие от устойчивого развития гетерогенных процессов окисления. Таким образом, можно вполне осознано (используя конкретные оценки и расчеты) добиться создания системных методов управления процессами износа инструмента. Именно этой цели посвящена представленная диссертационная работа. В данной работе определение критериев неустойчивости развития гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента рассматриваются с точки зрения теории устойчивости Ляпунова [7,81]. Последнее означает, что анализируется возможность роста (затухания) случайных возмущений с определенной частотой. Основанием для такого подхода к решению задачи являются следующие физические обстоятельства. Пусть на контактной поверхности инструмента, где реализуются гетерогенные реакции окисления, случайно повышается температура за счет экзотермичности процесса. Это приведет к увеличению скорости реакции и, следовательно, опять к повышению температуры, т.е. процесс, может стать принципиально неустойчивым. Естественно существует и процесс, который стремится «подавить возмущение». В самом деле, увеличение температуры приведет к увеличению градиента температур и, как следствие, к увеличению теплоотвода на контактной поверхности за счет теплопроводности. Окончательный ответ на вопрос, будет ли гетерогенный процесс окисления на контактных поверхностях инструмента устойчивым или неустойчивым, зависит от совместного влияния всех перечисленных факторов, т.е. в целом зависит от тепло-физических и физико-механических характеристик инструментального и обрабатываемого материалов и окружающей среды, а так же от механизмов контактного деформирования при механической обработке. Совместное действие перечисленных выше механизмов должно приводить к тому, что возмущения с некоторой длиной волны будут возрастать, а с другой длиной затухать. Это приводит к так называемому спектру неустойчивых возмущений, выявить которые можно обычными методами, применяемые в теории устойчивости Ляпунова [7,81], поставив вопрос об определении собственных значений задачи гетерогенного окисления на контактных поверхностях инструмента. Исходя из этого можно утверждать, что если на контактных поверхностях инструмента, в зависимости от технологических режимов, гетерогенная реакция окисления неустойчива, то трибоокислительный механизм износа будет доминирующим по сравнению с диффузионным. При этом скорость гетерогенной реакции будет практически неограниченна по сравнению с диффузионными процессами. В случае протекания гетерогенной реакции в устойчивом режиме ее скорость ограничена и судить о доминирующей роли трибоокислительных или диффузионных процессов в износе инструмента можно только, оценив интенсивность соответствующих потоков.
Естественно, что оценку соответствующих потоков для быстрорежущего инструмента необходимо проводить в диапазоне температур, не превышающих температуру рекристаллизации, соответствующей быстрорежущей стали. При более высоких температурах согласно фундаментальным исследованиям Л.С. Кремнева, В.А. Синопальникова [60] износ и разрушение быстрорежущего инструмента происходит в результате развития процессов микроползучести и динамической рекристаллизации режущего клина.
Для этого необходимо определить критерии неустойчивости развития гетерогенной реакции окисления на контактных поверхностях инструмента. Последнее, особенно актуально при механической обработке жаропрочных сплавов.
В связи с выше изложенным, определение критериев неустойчивости гетерогенных окислительных реакций на контактных поверхностях инструмента для направленного управления процессами износа, с целью установления кардинальных технологических решений по интенсификации процессов механической обработки является важной научно — технической проблемой. Актуальность работы подтверждена ее выполнением в рамках Государственного контракта с Федеральным космическим агентством от 18.04.2003 №753-Т366/03, а также в рамках программы Министерства образования и науки РФ «Производственные технологии».
Вывод кинетического уравнения гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента
Последняя оценка позволяет считать, что в граничных слоях обрабатываемого материала в конце пластического и начале «упругого» контактов существенны динамические эффекты торможения дислокаций (ранее мы отмечали, что в этих случаях скорость деформации є = 105 -=-1061/с). Если бы при этом пластическая деформация определялась только дислокационными механизмами, увеличение скорости деформации приводило бы к увеличению касательных напряжений, так как при переходе от пластического контакта к «упругому» в граничных слоях обрабатываемого материала возрастает температура и, следовательно, силы динамического торможения, действующие на дислокации.
В реальных условиях резания при переходе от пластического контакта к «упругому», как отмечалось ранее, возрастает скорость деформации и температура, а касательные напряжения при этом уменьшаются, последнее утверждение следует из непосредственного замера микротвердости.
Измерение микротвердости [25] в граничном слое на участке «упругого » контакта при резании ст.45, ВК8, при F =90 м/мин; S=0.3 мм/об, t=2 мм показало, что в этом случае микротвердость #„ «140 кг/мм2, т.е. много меньше, чем на пластическомконтакте и сравнима с микротвердостью отожженного материала.
Кроме этого, уменьшение микротвердости говорит об аннигиляции дислокаций в процессе контактных пластических деформаций, что приводит к уменьшению скорости деформаций, создаваемых дислокационными механизмами. Все выше изложенное позволяет утверждать, что дислокационный механизм пластической деформации в граничных слоях обрабатываемого материала на участке «упругого» контакта не является единственным.
По крайней мере, известно, еще два механизма пластической деформации реализация теоретической прочности (коллективное перемещение атомов) и единичное перемещение атомов (диффузионно - вязкий механизм). Для реализации теоретической прочности необходим высокий уровень касательных напряжений г = 44 , которой не достигается при резании металлов, поэтому этот механизм не реализуется в процессах резания металлов.
В [31 ] доказано, что в граничных слоях обрабатываемого материала на участке «упругого» контакта реализуются вязкие механизмы деформации по Френкелю.
Последнее обстоятельство необходимо учитывать при рассмотрении природы износа передней поверхности инструмента, так как на пластическом контакте в граничных слоях обрабатываемого материала происходит пластическая деформация по дислокационному механизму. Естественно предположить, что смена качественного состояния среды, взаимодействующей с поверхностью инструмента, позволяет ожидать принципиальных изменений в интенсивности износа.
На самом деле, широко известно, что интенсивность износа инструмента значительно выше на участке «упругого» контакта, по сравнению с пластическим, причем высокая интенсивность износа на участке «упругого» контакта приводит к образованию так называемой лунки износа. Необходимо подчеркнуть, что среда, в которой реализуется вязкая деформация, по своим свойствам ближе к жидкости, чем к твердому телу. Известно, что в жидкостях коэффициенты диффузии намного больше, чем в твердых телах [22, 78, 79].
Последнее обстоятельство позволило доказать, что решающая роль в износе инструмента на участке «упругого» контакта принадлежит диффузионным процессам [25].
С другой стороны, в последние годы, прежде всего экспериментальными исследованиями М.С. Беккер [10, 11, 12,13,14], М.Ю. Куликова [40 - 46], в результате изучения процессов механической обработки в вакууме и инертной среде, доказана существенная роль трибоокислительных процессов износа инструмента в результате окисления контактных поверхностях инструмента и дальнейшим их разрушением при реализации вышеуказанных процессов.
Тем не менее, сейчас не существует оценок, которые позволяют определить интенсивность трибоокислительных процессов износа инструмента в зависимости от технологических режимов механической обработки.
Последнее связано с тем, что трибоокислительные процессы являются принципиально экзотермическими, т.е. реакции окисления происходят с выделением тепла в контактной зоне и при определенных технологических условиях могут протекать в неустойчивом режиме по механизму «теплового взрыва» в смысле академика Н.Н.Семенова [59]. Это означает, что в ходе гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента выделяется тепло, которое при определенных технологических режимах может не успевать отводится за счет теплопроводности, что создает условия для накопления тепла и повышения температуры в ограниченном объеме.
Исходя, из этого можно утверждать, что если на контактных поверхностях инструмента, в зависимости от технологических режимов, гетерогенная реакция окисления неустойчива, то трибоокислительный механизм износа будет доминировать над диффузионным, так как при этом скорость гетерогенной реакции неограниченно растет, а скорость диффузионного процесса ограничена. В случае протекания гетерогенной реакции в устойчивом режиме, ее скорость ограничена, и поэтому только оценка интенсивности соответствующих потоков позволит судить о доминирующей роли того или иного механизмов износа. Для этого необходимо определить критерии неустойчивости развития гетерогенной реакции окисления на контактных поверхностях инструмента.
Линеаризация системы дифференциальных уравнений определяющих динамику гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента
Величина переходной скорости V„ достаточно легко определяется экспериментально [67]. Таким образом, полученные результаты позволяют управлять механизмами износа инструмента в зависимости от технологических режимов обработки физико - механических свойств обрабатываемых и инструментальных материалов.
Последнее обстоятельство трудно переоценить, так как по существу созданы методы моделирования, позволяющие на базе ясных физических представлений, без проведения чрезвычайно трудоемких и дорогостоящих экспериментальных исследований, прогнозировать доминирующую роль различных физических процессов в износе инструмента. В конечном итоге развитые в данной работе методы моделирования позволяют предложить кардинальные технологические решения по управлению износа инструмента с целью интенсификации процессов механической обработки. В фундаментальных исследованиях А.С. Верещака [16], М.Ю.Куликова [41 -46], М.С.Бекер [10 -14] доказано, что увеличить ресурс работоспособности быстрорежущего инструмента позволит: комбинированное упрочнение контактных слоев инструмента и нанесение износостойких покрытий; применение при резании упрочненным инструментом эффективных технологических средств (СОТС). При резании со скоростями, когда основным фактором, определяющим работоспособность быстрорежущего инструмента, являются процессы диффузионного и трибоокислительного износа, СОТС должны блокировать поступление кислорода из воздуха окружающей среды в контактную зону и снижать интенсивность диффузионного взаимодействия. При скоростях резания, когда работоспособность инструмента, согласно представлениям В.А. Синепальникова [60], определяется процессами динамической реккристализации режущего клина с последующей потерей фор-моустойчивости, СОТС должны, наоборот обогащать зону контакта кислородом. Пример реализации обогащения контактной зоны кислородом рассмотрены в работах М.Ю.Куликова [41 - 46]: Термическое окисление контактных поверхностей быстрорежущего инструмента на установках ТВЧ (токи высокой частоты); Обработка инструмента в отрицательном поле коронного разряда; Адсорбция на контактных поверхностях инструмента слоя чистого алюминия и обработка в отрицательном поле коронного разряда. С целью улучшения сцепления покрытия с инструментальной основой целесообразна ионная очистка поверхности инструмента в процессе ионно-плазменного осаждения покрытия на основе нитридов металлов IV - VI групп Периодической системы [42]. Вышеуказанные способы упрочнения позволяют увеличить стойкость инструмента до 3.5 раз по сравнению с покрытием из нитрида титана. При конструировании новых СОТС целесообразно введение в их состав компонент эффективно связующие активные элементы контактирующих металлов в прочные соединения. Эти соединения должны быть термостойкими и не распадаться под воздействием высоких температур в зоне резания. Кроме этого в состав новых СОТС с целью уменьшения диффузионного износа необходимо вводить компоненты, обеспечивающие в зоне контакта создание защитных противоизносных пленок с высокими термомеханическими свойствами. Для повышения стойкости твердосплавного инструмента необходимо обеспечить создание фрагментированной дислокационной структуры, всего в кобальтовой связке с целью повышения энергии активации диффузионных процессов. Кроме этого кардинальным методом снижения интенсивности диффузионного и трибоокислительного износов инструмента являются технологические методы, направленные на существенное снижение контактных температур в процессе механической обработки. В этом случае происходит резкое снижение интенсивности этих процессов, так как их скорость определяется соотношением Аррениуса. Данные процессы были реализованы в наших работах при наложении тангенци-альнных ультразвуковых колебаний на инструмент при обработке сплавов высшей группы обрабатываемости на никелевой и титановых основах [33]. В результате удалось добиться повышение стойкости быстрорежущего и твердосплавного инструмента до 4 - 5 раз. Выводы 1. Определены интенсивности диффузионных и гетерогенных окислительных потоков на контактных поверхностях быстрорежущего и твердосплавного инструментов. 2. Доказано, что при скоростях резания V Vn интенсивность диффузионных потоков существенно превышает интенсивность трибоокислительных процессов, а это позволяет утверждать о доминирующей роли диффузионного износа контактных поверхностей быстрорежущего и твердосплавного инструментального материала в вышеуказанном диапазоне режимов резания. 3. При скоростях резания V Vn интенсивность диффузионного износа существенно ниже интенсивности этих процессов при Vp Vn, что позволяет говорить о доминирующей роли трибоокислительных процессов в этом диапазоне скоростей. 4. Развитые в настоящей работе представления, позволили предложить научно обоснованные технологические методы управления процессами износа инструмента с целью интенсификации процессов механической обработки.
Оценка интенсивности гетерогенных реакций окисления на контактных поверхностях инструмента
С другой стороны в фундаментальных исследованиях Т.Н.Лоладзе [48], подтвержденных Н.В.Талантовым [53], показано, что при определенных условиях механической обработки, соответствующих скоростям резания Vp Vn {Vn - переходная скорость) диффузионные процессы являются решающим фактором в износе контактных поверхностей инструмента.
Естественно, что если процесс износа определяется диффузионными механизмами (прямое диффузионное растворение компонент инструментального материала в обрабатываемом), то поверхность инструмента должна быть «идеально гладкой». Это утверждение имеет место, если исключены эффекты адгезионно-усталостного износа. В [65, 66] исследовалась поверхность «лунки» износа, полученная при следующих режимах резания: ст.45-ВК8, =80 м/мин, 5=0,6 мм/об, /=2 мм, время резания т=240 с, у=0, ср=45 (для данных режимов резания Vn 40 м/мин).
На практике не производится обработка углеродистых сталей инструментом из твердых сплавов типа ВК8, но, тем не менее, выбор пары ст.45 - ВК8 для исследований далеко не случаен и объясняется, прежде всего, простым химическим составом сплавов типа ВК. Именно это обстоятельство, а также прогнозируемость фазовых переходов в процессе пластической деформации углеродистых сталей позволяет получить достаточно надежные результаты по исследованию диффузионных процессов при резании металлов.
Необходимо отметить, что все идеи, развитые в [30] нашли в дальнейшем подтверждение и для более сложных по своему составу инструментальных и обрабатываемых материалов. Перед исследованиями проводилось травление поверхности твердого сплава с целью удаления образовавшихся частиц в момент прекращения процесса резания [31]. Далее полученная поверхность исследовалась на профилографе К-201, а также методами электронной и оптической микроскопии.
На рисунке 4.1 дана профилограмма поверхности лунки. Экспериментальные данные, представленные на рисунках 4.1 - 4.6, позволяют утверждать, что износ на участке «упругого» контакта происходит в результате прямого диффузионного растворения компонент инструментального материала в обрабатываемый. На это обстоятельство указывает также идеально гладкая поверхность твердого сплава (рис. 4.5, 4.6), полученная в результате фотографирования в обратных электронах контактной поверхности на микроанализаторе JXA-50A [63].
В связи с этим, значительный интерес представляет проведение оценки диффузионных потоков инструментального материала в обрабатываемый, с целью оценки в конечном итоге интенсивности диффузионного износа на контактных поверхностях инструмента при резании. Для решения этой задачи необходимо оценить коэффициенты диффузии элементов инструментального материала в обрабатываемый.
При решении поставленной задачи в [31], исходили из предположения, что износ на участке «упругого» контакта (С4) передней поверхности инструмента и по фаске износа задней поверхности, имеет диффузионную природу, и как следствие диффузионного износа образуется «лунка» износа на передней поверхности инструмента.
