Восемь основных типов износа пластин

Износ по задней поверхности

Процесс разрушения пластины и его отрицательное влияние на производственное оборудование можно сравнить с тем, как спортсмен изнашивает пару хороших кроссовок. Как и кроссовки под весом спортсмена, пластина снова и снова испытывает огромные нагрузки, которые становятся причиной износа. Износ, если с ним не бороться, будет вызывать неприятные физические ощущения у спортсмена, а в случае с оборудованием приведет к неточной обработке и низкой производительности. Однако производители могут проанализировать используемый инструментарий, чтобы максимально продлить срок службы инструментов и спланировать условия их применения. Это позволит сохранить точность обработки деталей и снизить степень износа оборудования. Экспертиза пластины на раннем этапе, а также подробные осмотры и отчеты, очень важны для определения основной причины разрушения. Без этих важных операций вы не сможете правильно определить причину разрушения пластины. Стереоскоп с хорошей оптикой, достаточным освещением и по крайней мере 20-кратным увеличением поможет в исследовании и определении восьми основных причин разрушения пластины, которые приводят к ее преждевременному износу.

Типы износа пластин

Износ по задней поверхности

Естественный износ пластины происходит при обработке любых видов материалов. Естественный износ по задней поверхности является наиболее ожидаемым механизмом износа, так как его легче всего предсказать. Износ по задней поверхности происходит равномерно по всей длине режущей кромки при трении материала заготовки о режущую кромку; этот процесс схож с затуплением лезвия ножа.

Естественный износ по задней поверхности начинается, когда твердые микроскопические включения или наклепанный материал заготовки врезаются в пластину. Причинами такого износа могут быть трение при низких скоростях резания и химические реакции между материалами при высоких скоростях резания.

Естественный износ по задней поверхности определяется по относительно равномерному следу изнашивания, образующемуся вдоль режущей кромки пластины. Иногда металл от заготовки наслаивается на режущую кромку, визуально увеличивая настоящий размер следа изнашивания на пластине.

Чтобы замедлить естественный износ по задней поверхности, необходимо использовать пластины из самого твердого сплава, устойчивого к выкрашиванию, а также оставлять режущую кромку как можно более свободной, чтобы снизить усилие резания и трение.

С другой стороны, быстрый износ по задней поверхности нежелателен, так как он сокращает срок службы инструмента и при его наличии невозможно обеспечить обычно требуемую стойкость — 15 минут. Быстрый износ по задней поверхности происходит при резании абразивных материалов, таких как ковкий чугун, кремний-алюминиевые сплавы, жаропрочные сплавы, дисперсионно-твердеющие марки нержавеющей стали после термической обработки, сплавы меди с бериллием и сплавы карбида вольфрама, а также неметаллических материалов, например стекловолокна, эпоксидной смолы, армированной пластмассы и керамики.

Признаки быстрого износа по задней поверхности схожи с признаками естественного износа пластины. Поэтому для предотвращения быстрого износа по задней поверхности крайне важно подобрать пластины из более твердых сплавов с износостойким покрытием и обеспечить правильную подачу СОЖ. Также может помочь и снижение усилий резания, однако оно негативно скажется на времени цикла.

Лункообразование

Лункообразование

Лункообразование

Обычно возникающие при высокоскоростной обработке чугуна или титановых сплавов, лунки образуются в результате нагрева или химической реакции, при которых пластина фактически растворяется в стружке от заготовки.

К образованию лунок на пластинах приводит сочетание диффузии и абразивного износа. В случае с обработкой чугуна и титановых сплавов, тепло стружки от заготовки вызывает растворение и диффузию частиц карбида вольфрама в стружке; таким образом, образуется лунка в верхней части пластины. Со временем лунка может стать достаточно большой для того, чтобы вызвать выкрашивание задней поверхности пластины, деформировать ее или привести к быстрому износу по задней поверхности.

Наросты на режущей кромке

Наросты на режущей кромке

Наросты на режущей кромке

Наросты на режущих кромках образуются, когда фрагменты заготовки под давлением привариваются к режущей кромке пластины. Это происходит из-за химического сходства материалов пластины и заготовки, высокого давления обработки и значительной температуры в зоне резания. Нарост на кромке может отломиться в любое время (иногда с частью пластины), что приводит к выкрашиванию и быстрому износу по задней поверхности.

Как правило, механизм разрушения запускается при работе с вязкими материалами, жаропрочными сплавами, нержавеющими сталями и цветными металлами, а также при малых скоростях обработки, нарезании резьбы и сверлении. Наросты на режущих кромках можно определить по нехарактерным изменениям размера частиц или шероховатости, а также по блестящему материалу в верхней части или на задней поверхности кромки пластины.

Образование наростов на режущей кромке можно контролировать путем увеличения скорости резания и подачи, а также использования пластин с покрытием из нитрида титана (TiN) и правильной подачи СОЖ (например, увеличения концентрации СОЖ). Помимо этого рекомендуется применять пластины с более ровными поверхностями и/или снижающими усилие геометриями.

Выкрашивание

Выкрашивание происходит вследствие механической нестабильности из-за отсутствия жестких настроек, плохих подшипников или изношенных шпинделей, твердых участков в обрабатываемом материале или из-за прерывистого резания. Иногда такое разрушение возникает в процессах, для которых оно нехарактерно, например, при обработке пористых металлокерамических материалов.

Выкрашивание

Выкрашивание

В этом процессе твердые включения на поверхности материала разрезаются, и прерывистое резание приводит к концентрации напряжения в определенных участках и вызывает выкрашивание.

При данном типе разрушения следы выкрашивания отчетливо заметны по всей длине режущей кромки. Выкрашивание можно предотвратить, если обеспечить правильную установку инструмента, свести к минимуму изгиб, контролировать образование наростов на кромках, использовать хонингованные пластины, а также пластины из более прочных сплавов и/или с усиленной геометрией режущей кромки.

Тепломеханическое повреждение

Тепломеханическое повреждение пластины происходит при комбинации резких колебаний температуры и механического удара. Под действием напряжения вдоль кромки пластины появляются трещины, из-за чего со временем фрагменты твердого сплава могут выпадать, а пластины становятся более подверженными выкрашиванию.

Тепломеханическое повреждение

Тепломеханическое повреждение

Тепломеханические повреждения чаще всего наблюдаются при фрезеровании и иногда при токарной обработке с прерывистым резанием, торцевом фрезеровании большинства деталей и выполнении операций с прерывистой подачей СОЖ. Признаками тепломеханического повреждения пластины являются многочисленные трещины, идущие перпендикулярно режущей кромке. Очень важно идентифицировать это повреждение до того, как начнется выкрашивание пластины.

Предотвратить образование трещин можно, если правильно применять СОЖ или по возможности исключить ее из процесса обработки. Следует отдавать предпочтение пластинам из более ударостойких сплавов и пластинам с геометрией, снижающей тепловыделение, а также уменьшать скорость подачи.

Деформация кромки

Деформация режущей кромки образуется из-за чрезмерного нагрева в сочетании с механической нагрузкой. Избыточный нагрев зачастую возникает при высокой скорости и подаче или при обработке твердых сталей, наклепанных металлов и жаропрочных сплавов.

Деформация кромки

Деформация кромки

Избыточный нагрев приводит к размягчению кобальта или связующего твердого сплава пластины. Механическая нагрузка возникает, когда из-за давления пластины на заготовку пластина деформируется или изгибается на конце, что может привести к отламыванию кромки пластины, быстрому износу по задней поверхности.

О деформации кромки могут свидетельствовать изменение формы режущей кромки и размеры готовой детали, не соответствующие техническим характеристикам. Деформацию режущей кромки можно контролировать, если правильно применять СОЖ, использовать пластины из более износостойкого сплава с меньшим содержанием связующего, а также если уменьшить скорость обработки и подачи и использовать пластины со снижающей усилие геометрией.

Образование бороздки (зазубривание)

Образование бороздки (зазубривание)

Образование бороздки (зазубривание)

Бороздки образуются, когда поверхность заготовки из абразивного материала обдирает или выкрашивает режущий инструмент на уровне глубины резания. Бороздки могут формироваться при обработке литых, окисленных, наклепанных поверхностей или поверхностей неправильной формы. Поскольку абразивное воздействие — это главный виновник образования бороздок, в подверженных этому процессу зонах пластина может выкрашиваться. Полоса на пластине на уровне глубины резания испытывает напряжение, что делает пластину менее стойкой к нагрузкам.

Данное разрушение становится заметным, когда бороздки и следы выкрашивания появляются в зоне глубины резания на пластине. Чтобы предотвратить образование бороздки, важно изменять глубину резания при обработке в несколько проходов, использовать инструмент с большим заходным углом, увеличивать скорость резания при обработке жаропрочных сплавов, снижать скорость подачи, осторожно увеличивать хон в глубине зоны резания и предотвращать образование наростов на кромках, особенно при обработке нержавеющей стали и жаропрочных сплавов.

Механическое разрушение

Механическое разрушение пластины происходит, когда внешнее усилие превышает внутренний запас прочности режущей кромки пластины. Любые из перечисленных выше разрушений могут способствовать механическому разрушению пластины.

Механическое разрушение

Механическое разрушение

Предотвратить механическое разрушение пластины возможно, если устранить указанные ранее разрушения, кроме естественного износа по задней поверхности. Для этого необходимо использовать пластины из более ударостойких сплавов, выбирать пластины с усиленной геометрией, применять пластины большей толщины, снижать скорость подачи и/или глубину резания, изменять жесткость установки и проверять заготовку на наличие твердых включений или труднообрабатываемых участков.

Понимание 8 типов разрушения пластин и методов их анализа обеспечит производителям многочисленные преимущества: рост производительности, увеличение срока службы инструмента и предсказуемость его работы, детали с улучшенной структурой и допусками, меньший износ оборудования, снижение вероятности критического разрушения пластин и, следовательно, уменьшение остановок производства и повреждений дорогостоящих деталей.

Источник новости – пресс-релиз от
ООО «Секо Тулс», г.  Москва

Скачать каталоги инструмента Seco Tools и получить информацию о данном производителе вы можете по этой ссылке: Seco Tools, каталоги инструмента Секо Тулс



Понравилась статья? Поделитесь: