8. Лекция 21. Обрабатываемость алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы с точки зрения обрабатываемос­ти можно разделить на три группы. К первой относятся сплавы низкой твердости, имеющие склонность к налипанию на инструмент, например дюралюминий в отожженном состоянии. Сплавы второй группы имеют более высокую твердость, не налипают на инструмент. К этой группе относятся термически упрочненный дюралюминий, а также кованые сплавы АК6, АК8 и др.

В третью группу входят широко распространенные литые сплавы, содержащие кремний, в частности силумины различных марок. Для первых двух групп наиболее характерно образование сливной стружки в виде длинных лент или спиралей, для третьей — стружка легко дробится на короткие элементы.

По сравнению со сталью алюминиевые сплавы обла­дают меньшей твердостью, более низким временным сопротивлением и лучшей теплопроводностью, что позво­ляет значительно повышать скорость резания и подачу. Однако выбор оптимальных условий обработки затруднен из-за совместного действия целого ряда факторов. Высо­кая вязкость ряда алюминиевых сплавов интенсифицирует налипание частиц на рабочие поверхности режущего инструмента. Это затрудняет стружкоотвод, может вы­звать пакетирование стружки в канавках инструмента и образование задиров на обработанной поверхности. При нагревании алюминий сильно расширяется (в 2 раза больше, чем сталь). Это препятствует достижению высокой точности обработки, например при развертывании.

Уровень сил резания при обработке алюминиевых сплавов в 2…4 раза ниже, чем при обработке конструк­ционных сталей. Характер влияния элементов режима резания и переднего угла на силу резания такой же, как при обработке сталей. Алюминиевые сплавы склонны к наростообразованию. Этот процесс протекает чрезвы­чайно активно в связи с повышенной адгезионной активностью алюминия к материалам, используемым в качестве инструментальных. Поэтому максимальная высота нароста и его исчезновение отмечаются для алюми­ниевых сплавов при относительно более низких скоростях резания, чем для сталей.

Между уровнем сил резания и механических свойств алюминиевых сплавов нет отчетливой зависимости. Оче­видно, последние оказывают сложное совокупное влияние на сопротивление металла пластическому деформирова­нию при образовании стружки и на ее трение о переднюю поверхность инструмента. В целом при повышении прочности сплавов уровень сил резания увеличивается. Связь между силами резания и характером микро­структуры алюминиевых сплавов следующая: сила реза­ния выше при обработке сплавов с равномерной структу­рой, когда содержание твердого раствора кремния в алю­минии преобладает над содержанием эвтектики; если частицы эвтектики имеют более грубую пластинчатую форму, силы резания меньше.

Уровень допустимых скоростей резания, обеспечиваю­щих низкую шероховатость обработанной поверхности и нормативные периоды стойкости, при обработке алюми­ниевых сплавов в несколько раз выше, чем при обработке сталей.

Обрабатываемость алюминиевых сплавов можно зна­чительно улучшить за счет применения оптимальных геометрических и конструктивных параметров инструмен­тов, тщательной доводки их режущих кромок и правиль­ного выбора технологической среды. Необходимо кон­структивно обеспечивать свободное размещение стружки в канавках инструмента. Они должны иметь гладкие поверхности с плавными переходами, что уменьшает возможность налипания на них стружки. Передние углы инструмента рекомендуются для сплавов первой группы 25...40°; для второй — 10...25° и третьей — 10…15°.

Использование технологических сред наиболее эффек­тивно при чистовой обработке, когда лимитирующим показателем обрабатываемости является шероховатость обработанной поверхности. Выше отмечалось, что резание алюминиевых сплавов сопровождается интенсивным наростообразованием. Поэтому для снижения шерохо­ватости необходимо работать вне зоны нароста либо применять эффективные СОТС. Однако многие операции на современном оборудовании невозможно выполнять на режимах, исключающих наростообразование. Исполь­зуемые на производстве СОТС на базе керосина или присадок с хлором, фосфором и другими элементами не всегда удовлетворяют санитарно-гигиеническим и про­тивопожарным нормам.

При использовании эмульсий высокие требования к качеству обработанной поверхности не обеспечиваются. При ужесточении таких требований рекомендуется приме­нять масляные СОЖ. В них можно добавлять специаль­ные присадки, способствующие уменьшению трения и массопереноса за счет создания алюминийорганических и высокомолекулярных соединений на площадках контакта.