15 Сурет. Ығысу деформациясы, таза және қарапайым ығысу (а-ығысу деформациясы, б-таза ығысу, в-қарапайым ығысу)

Жоңқа дегеніміз, дайындамадан кесу құралымен кесіліп тасталатын металл. Жоңқалану процесі, серпімділік, илемділік деформациялары мен материалдың қирауы пайда болатын күрделі физикалық процестердің бірі болып келеді. Процесс үлкен үйкеліспен, жылудың шығуымен, шорланумен, шиыршықталу және жоңқаның шөгуімен, деформациядан соң металдың беріктелуімен және кескіш құралдың тозуымен қосталады. Металл кесу туралы ғылымның негізгі мәселелері - кесу процесінің физикалық болмысын және оларға еретін құбылыстардың себептері мен заңдылықтарын анықтау. Бұл мәселелердің дұрыс шешілуі, кесу процесін оңтайлы басқаруды, оны өнімді және тиімді етуге, өңделген беттердің сапасын жоғарылатуға мүмкіндік береді. Ең үлкен ығысу кернеулер бағытымен, сырғанау жазықтығы бетімен бір қабаттың екінші қабатқа қатысты ығысуы илемділік өзгеру болады. Ығысу бөлек кристалл түйіршіктері бөлшектері мен түйіршіктердің арасында болады. Ығысу нәтижесінде түйіршік формасы, олардың размерлері және өзара орналасуы өзгереді. Илемділік өзгеру процесі үлкен жылу бөлінуі мен металл қасиеттерінің өзгеруімен сипатталады.

Жоңқалану процесі кесілетін қабаттың серпімді-илемділік өзгеру (қысу) процесі болып көрінеді. Металды кесу процесін келесі сұлбамен көрсетуге болады (16 сур.).

Құралдың кескіш сынасы ені «а» болатын түйісу алаңы арқылы, қалыңдығы «в» кесілетін қабатқа әсер етеді. Құралдың алдыңғы бетінің алынатын қабатқа қысым көрсетуші шоғырланған «R» күшті жоңқалану күші дейміз. ОК сызығымен өңделетін материалдың кесу бетінен төмен орналасқан, қысатын және созатын кернеулер аумағын шектейтін, бейтарап желісі көрсетілген. Бейтарап желісінің оң жағында созу, ал сол жағында қысу кернеу аумағы орналасқан.

16 Сурет. Кесілетін қабаттың жоңқаға айналу кезіндегі бірінші және екінші деформациялардың зоналары

Құралдың алдыңғы бетінде бірінші деформация зонасы (I). Бірінші деформация зонасы ОАВСД төбесі құрал жүзінде орналасқан сына пішімдес. Оның төменгі шегі ОА ойыс және кесу бетінің жалғасын кесіп өтеді. Зонаның жоғарғы шегі ОВ дөңес және оның ұзындығы ОА сызығының ұзындығынан 2...4 есе кіші. АВ сызығы алдыңғы кесу бетін жоңқаның бос жағымен біртіндеп түйіседі. ОА сызығынан солға қарай металдың кесілетін қабатының бұзылмағын түйіршіктері, ал оңға қарай материалдың жоңқаға тиісті түйіршіктері жатыр. Құралға байланысты V жылдамдығымен жылжи отырып кесілетін қабаттың түйіршігі, F нүктесінде өзгере бастайды және өз қозғалысының траекториясымен өткенде, деформация дәрежесі өсе бастайды. Түйіршік деформациясы Q нүктесінде аяқталады да , түйіршік жоңқаның түсу жылдамдығына тең, V жылдамдығына қол жеткізеді.

Көптеген эксперименттер көрсеткендей, еркін кесу кезінде де жоңқаның ені кесілетін қабаттың енімен салыстырғанда аз ғана үлкейеді, ал еркін емес кесу кезінде жоңқа енінің үлкеюі одан да аз. Сондықтанда, жоңқалану зонасындағы өзгеру жалпақ болады және кесілетін қабаткесу процесінде ығысу деформациясына ұшырайды. Осының негізінде ОА сызығы, ығыстырушы кернеулердің , материалдың ығысуы аққыштық шегіне тең ығысу жазықтығы болып келеді: = . Барлық I зона осындай беттерден тұрады. ОВ сызығы, соңғы ығыстырушы деформация іске асатын бет болады, ығыстырушы кернеулердің , кесілетін қабаттың материал жоңқасына айналу нәтижесінде, беріктелген аққыштық шегіне тең : = .

Егерде құралдың алдыңғы беті мен жоңқаның түйіспе беті арасында үйкеліс болмаса, онда кесілетін қабат түйіршігінің өзгеруі бітер еді. Айтылған беттер арасында барлық уақытта үйкеліс бар, сондықтан жоңқаның түйіспе беттеріне жақын жердегі түйіршіктер, бірінші деформация зонасынан шыққаннан кейін де өзгеруін тоқтатпайды. Осылай II екінші деформация зонасы, ОСД сызығы мен алдыңғы бетпен шектелген зона пайда болады. Екінші деформация зонасының ОД ені, жуықтап алсақ түйісу алаңының енінің жартысына С/2 тең, ал ең үлкен биіктігі Δ орташа есеппен алғанда жоңқа қалыңдығының «а» 0,1 құрайды. Зорев Н.Н. көрсеткендей, кесілетін қабат түйіршігі, екінші деформация зонасын өткенде, қатты өзгереді: II зонадағы деформация дәрежесі , жоңқаның орта деформациясынан 20 есе, немесе оданда көп есе үлкен.

Екінші деформация зонасының размері мен материал түйіршігінің деформация дәрежесі алдыңғы беттегі үйкеліс қарқындылығымен анықталады. Алдыңғы беттегі үйкеліс азайған сайын, екінші деформация зонасы мен деформация қарқындылығы азаяды. Кесілетін қабаттың қалыңдығы азайған, алдыңғы бұрыш ұлғайған және майлайтын сұйықтардың жақсысын қолданған сайын, II зона өлшемі кішірейе береді. Бұл жағдайда жоңқа түйіршіктерінің деформация дәрежесі оның қалыңдығы бойымен бірдей.

Бірінші және екінші деформация зоналарындағы болып жатқан күрделі физикалық құбылыстар, олардың сандық суреттемелерін қарапайым математикалық әдістермен беруге жол бермейді. Сондықтан инженерлік есептеулерде жоңқаланудың дәл моделін, оның қарапайым моделімен ауыстырамыз. Өндіріс жағдайында қолданылатын құралдың алдыңғы бұрышында, кесілетін қабаттың қалыңдығында, кесу жылдамдықтарында бірінші деформация зонасының FQ ұзындығы кішірейеді. Кесу бетіне ° бұрышымен көлбеу жатқан, ОЕ сызығына жақындап, ОА және ОВ шекаралары жылжиды. Ығысу деформациялары, қалыңдығы ΔХ болатын өте жұқа қабатта жиналады деп ойлауға мүмкіншілік береді, ал сырғу беттерінің жинағын, ығысудың шартты жазықтығы (УПС) деп аталатын, бір ғана ОЕ жазықтығымен алмастыруға болады.

Тәжірибе жүзінде өзгермелі жағдайда жалпақ болып келгендіктен, жоңқалану процесі қарапайым ығысу заңдылықтарына бағынады. Бұл жағдайды эксперименттік тексеру дәлелдейді.

Бірақта оның үлесі, қарапайым ығысу деформациясымен салыстырғанда үлкен емес. Сондықтан да, инженерлік есептеулер кезінде қарапайым ығысудың өзгерген жағдайын алып, тек бір ғана ығысу жазықтығы бар қарапайым модельді қолдануға болады.

Артқы беттердің кесу бетімен үйкелісті жоғарылата отырып, кесу жиегінің артқы жағында құралдың артқы бетімен өңделген бет Δ шамасына көтеріледі. Δ шамасын серпімді «орнына келуден соң» деп атаймыз және Δ параметрлері өңделетін материалдың серіппелі қасиеттерімен анықталады. Материалдың серпімділігі үлкейген сайын Δ шамасы жоғарылайды.

Сұлбадан көріп отырғандай, ОА сызығы өңделетін материалға кесу бетінің сызығын Δ шамасына төмен түседі. Осының салдарынан өңделген тетіктің беткі қабаты өзінің физика-математикалық көрсеткіштері бойынша негізгі материалдан өзгеше. Беткі қабатта қалып қалған кернеулер пайда бола бастайды және оның микроқаттылығы, құрылымы, фазалық және химиялық құрамдары өзгереді.

Жоңқа түрлері. Илемді және мортты материалдарды қандай болмасын жағдайда кесу кезінде, созылу кернеулерімен байланысты жоңқаның төрт түрі пайда болады: иірмелі, буын тәрізді, элементті және жарықшақ. Элементті жоңқа- бір бірімен байланыстағы емес, немесе жай байланыстағы, бірдей пішімдегі бөлек-бөлек «элементтерден» тұрады (сур.12).

Опырылу беті деп, пайда болған жоңқа элементін, кесілетін қабаттан бөлетін mn шекарасын айтамыз. Ол кесу процесінде кесілетін қабаттың қиратылуы болатын бет. буын тәрізді жоңқаның бөлек-бөлек бөлінуі болмайды(17,б сур.). Опырылу(ығысу) беті тек қана белгіленеді де, жоңқасы бар қалыңдығын теспейді. Жоңқа арасындағы байланыс үзілмеген бөлек буындардан 1 тұрады.

Иірмелі жоңқаның негізгі нышаны оның тегістілігі (17,в сур.) (үзілмейтіндігі). Тегіс 2 бет(түйіспелі), жоңқаның 1 еркін бетінің ұсақ-кертпелері бар. Жарықшақ жоңқа пайда болғанда ұсақ металл шаңы ілесіп отырады. Жарықшақ жоңқаның бөлек-бөлек бір бірімен байланысы жоқ, әртүрлі өлшемді және пішімді кесектерден(17,г сур.) тұрады. Жоңқаның түрі көбіне өңделетін материалдың тегі мен механикалық қасиеттеріне байланысты. Жоңқа түріне кесу құралының геометриялық параметрлерінен алдыңғы бұрышы ° мен кесу жиегінің көлбеу бұрышы ° әсер етеді.