3.4.2.Относительный сдвиг
Усадка стружки в
определённой степени характеризует
величину пластической деформации
стружки, но не всегда когда
– это не значит, что нет пластической
деформации. Она может присутствовать
и выражаться действительным сдвигом
элемента стружки (рис. 3.13).
Рис. 3.29. Действительный сдвиг элемента стружки
На рисунке показана
пластическая зона резания
и деформированный элемент стружки
.
Здесь
- толщина элемента,
- абсолютная величина сдвига. Мерой
интенсивности деформации считается
относительный сдвиг
.
Согласно рисунка 3.13
;
;
Увеличение угла
приводит к уменьшению
.
Значительный
интерес представляет скорость деформации
в процессе резания
.
Она намного превосходит скорость
деформирования
,
которая согласно плану скоростей (рис.
3.14) резания
,
стружки
и деформирования будет равна:
;
;
,
.
Рис. 3.30. Схема формирования скорости сдвига
Практически мало отличается от , но скорость деформации имеет очень высокие значения:
;
,
где - величина относительного сдвига, - время перемещения резца на расстояние .
Таким образом,
резание металлов – это динамичный
процесс и прочностные характеристики
металлов, полученные при статических
испытаниях, не будут точно описывать
поведение металлов в процессе резания,
особенно при больших
(сверхвысоких скоростях резания).
Придётся в этом случае считаться с
явлениями разрушения, происходящего
не только в результате исчерпания
ресурсов пластичности срезаемого слоя
металла, но и по причине динамичности
процесса. Это связано со скоростью
распространения волны пластической
деформации С, зависящей в основном от
физико-механических свойств обрабатываемого
материала, в частности от модуля
пластичности D и плотности металла ρ:
, где
Утверждается, что при больших скоростях под воздействием встречных волн пластических деформаций (прямых и отражённых от граничной зоны сжатия и растяжения) возможно моментальное разрушение металла.
Академик Я.Б.
Зельдович исследовал явление разрушения
в зависимости от скорости удара и пришел
к выводу, что указанная зависимость
претерпевает изменения вблизи порогового
значения скорости удара
м/с, когда происходит взрыв – испарение
соударяющихся масс. Практически этот
вывод не был подтвержден из-за невозможности
достижения указанных скоростей удара.
3.5.Строение элемента стружки скалывания
Глубокие
исследования Усачева Я.Г., применившего
металлографический метод, показали,
что внутри самого элемента стружки
пластическая деформация сопровождается
вытягиванием зерен материала по некоторым
углом
,
т.е. имеет место текстура. Вблизи передней
поверхности вытянутые зерна принимают
направление параллельной передней
поверхности и на некоторой толщине
зерна материала. Сильно уплотняясь, они
создают то, что называют «текстурированным
слоем» (рис. 3.15).
При рассмотрении элемента стружки, в нем обнаруживаются три зоны:
Первая зона - зона
текстуры:
,
где
- угол текстуры
.
Текстура объясняется тем первичными скольжениями зерен, которые происходят в процессе резания.
,
.
Для стали угол
скольжения составляет
.
Вторая зона - зона
завихренной текстуры. Сила трения
огибает линии основной текстуры.
Третья зона является граничной, она тормозит силы трения по передней поверхности. Эта зона имеет большое значение для процесса резания. Она сильно уплотнена и ее твердость в 1,5-2 раза выше, чем в других зонах.
Рис. 3.31. Формирование «текстуированного слоя»
Граничная зона
может быть неподвижно сцеплена с передней
гранью при температуре
.
В этом случае она дает начало наросту.
И при значениях
граничная зона становится подвижной
и дает начало текущему слою.