Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Топ:
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...
Интересное:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Дисциплины:
2020-05-10 | 424 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Обработка резанием композитов обладает рядом специфических особенностей, определяемых, главным образом, особенностью их структуры и свойств. В то же время процессу резания композитов сопутствуют те же явления, что и при резании металлов, т.е. наблюдаются стружкообразование, силовые и тепловые явления, интенсивное изнашивание режущего инструмента. Каждое из перечисленных явлений в той или иной мере отличается от аналогичных явлений при резании металлов.
Процесс резания композитов имеет ряд особенностей:
1. Анизотропия свойств материалов. Если металлы, имеющие кристаллическое строение, с определенным допущением можно считать изотропными, то композиты, наполнителем в которых являются волокнистые материалы различного состава, обладают анизотропией свойств. Это определяет различие процесса резания, в частности стружкообразования, при обработке вдоль и поперек армирующих волокон. Существенным образом схема армирования будет влиять и на качество получаемой поверхности, поэтому при разработке технологической операции механической обработки следует учитывать и направление обработки относительно направления армирования.
2. Относительная сложность получения высокого качества поверхности. Вследствие невысоких прочностных характеристик полимерных композиционных материалов (особенно при повышенных температурах), а также из-за их слоистой структуры и в ряде случаев низкой адгезионной связи наполнителя со связующим их обработку следует производить острозаточенным инструментом. При больших затуплениях инструмента из-за низкой адгезии связующего с армирующим волокном при увеличении сил резания образуются трещины между волокном и связующим, происходят выкрашивания связующего с обрабатываемой поверхности изделия, особенно в местах входа и выхода инструмента, что, естественно, сказывается на качестве обработки. Слоистая структура приводит к тому, что при повышенных износах инструмента происходит расслоение материала. Кроме того, при перерезании армирующих волокон, особенно при перекрестном армировании, наблюдается разлохмачивание перерезанных волокон, что ухудшает качество обработанной поверхности и заставляет иногда применять дополнительную отделочную операцию, например, зачистку шкуркой.
|
3. Высокая твердость наполнителя. Например, у материалов на основе волокон бора микротвердость наполнителя составляет 40-43 ГПа, что превосходит твердость таких инструментальных материалов, как быстрорежущие стали и твердые сплавы, и соизмерима с микротвердостью сверхтвердых материалов - натуральных алмазов (98,1 ГПа), синтетических алмазов АС6 (89 ГПа) и Эльбора-Р (84 ГПа). Поэтому для обработки таких материалов могут быть применены только сверхтвердые материалы (СТМ), причем и в этом случае проблема обработки не снимается, ибо соотношение микротвердостей инструментального и обрабатываемого материалов составляет всего 2,5, тогда как для эффективного осуществления процессов резания соотношение микротвердостей должно составлять 4-6.
4. Низкая теплопроводность композитов. Низкая теплопроводность композитов существенно влияет на соотношение составляющих общего теплового баланса. Так, теплопроводность композитов составляет 0,14-0,50 Вт/(мК), что в несколько сот раз меньше, чем у металлов. Это обусловливает слабый отвод теплоты со стружкой и в обрабатываемое изделие, поэтому при обработке композитов основная доля теплоты отводится через режущий инструмент. Так, расход теплоты при обработке полимерных композиционных материалов распределяется следующим образом: в инструмент - 90%, в стружку - 5%, в обрабатываемую деталь - 5%. В то же время при обработке металлов порой до 90% теплоты уносится стружкой и только 10% поглощается деталью и инструментом. Такое перераспределение расходной части теплового баланса накладывает определенные условия на применяемый режущий инструмент, который должен интенсивно отводить выделяющуюся в зоне резания теплоту.
|
5. Абразивное воздействие наполнителя. Из всех видов пластмасс наибольшие трудности вызывает обработка композитов, так как наполнителем в них являются стеклянные, борные или угольные волокна, обладающие высокой твердостью и абразивной способностью. Наличие в зоне резания твердых составляющих приводит к абразивному износу инструмента, который при обработке некоторых композитов, например, боропластиков, имеет преобладающее значение. Следовательно, обработка резанием композитов определяется во многом свойствами наполнителя.
6. Деструкция полимерного связующего при резании. Характерной особенностью пластмасс, и композитов в частности, является наличие в материале полимерного связующего. При воздействии в процессе резания механических нагрузок и выделяющейся в зоне резания теплоты происходит неизбежная деструкция связующего. Деструкция происходит за счет действия больших локальных напряжений и высокой температуры, превышающей теплостойкость полимера, и заключается в том, что происходит массовый разрыв химических связей у молекулярных цепей полимера, образуется большое количество свободных макрорадикалов, обладающих избыточной энергией. В результате этого образуется вязко-текучий в микрообъемах полимер, являющийся поверхностно-активным веществом (ПАВ). Мигрируя по поверхности механически напряженного режущего клина инструмента и по дефектам его поверх
ности, деструктированный полимер ПАВ снижает поверхностную энергию металла (эффект Ребиндера), что облегчает отрыв от его поверхности отдельных микро- и макрочастиц. В результате этого возникает механо-химический адсорбционный износ инструмента, который характерен только для обработки полимерных материалов.
7. Высокие упругие свойства композитов. Композиты обладают высокими упругими свойствами, что определяет особенности процесса резания. Из-за высоких упругих характеристик обрабатываемого материала происходит упругое восстановление слоя обрабатываемого материала, лежащего над поверхностью резания. Это приводит к увеличенным площадкам контакта, и, как следствие этого, к повышенным значениям сил резания. Учет этих сил при обработке композитов необходим из-за интенсивных контактных явлений на задних поверхностях инструмента (его износ происходит главным образом по задней поверхности и путем округления режущей кромки). Упругое восстановление обработанной поверхности следует учитывать и при оценке точности обработки. Силы резания при обработке композитов в 10-20 раз ниже, чем при аналогичной обработке металлов, а упругие характеристики выше, поэтому точность их обработки в меньшей мере определяется упругими деформациями системы станок - приспособление - инструмент.
|
8. Технологический критерий износа. Характерным при обработке композитов является технологический критерий износа инструмента. Поскольку из-за слоистой структуры материалов, а иногда из-за низкой адгезии наполнителя и связующего при обработке композитов образуются характерные дефекты поверхности, такие, как сколы, расслоения, разлохмачивание, прижоги, то при определении допустимого износа преобладает технологический фактор - отсутствие этих дефектов и определенный уровень шероховатости поверхности, которая существенно зависит от степени износа инструмента. Поэтому допустимый износ инструмента при обработке композитов всегда ниже, чем при аналогичной обработке металлов и оценивается по технологическим факторам, определяющим качество поверхности.
9. Специфика процесса стружкообразования. При обработке композитов иначе, чем у металлов, происходит процесс стружкообразования, что объясняется, в первую очередь разницей их структур. Анизотропия свойств композитов определяет иные процессы стружкообразования и при резании в разных (по отношению к направлению армирования) направлениях. Высокие упругие свойства материала определяют процесс разрушения материала, который носит хрупкий характер. Получение в ряде случаев мелкодисперсной стружки ставит вопросы ее удаления и защиты от ее воздействия на обслуживающий персонал.
|
10. Низкая теплостойкость композитов. Существенной особенностью композитов является их низкая теплостойкость. В зависимости от типа связующего теплостойкость этих материалов составляет 160-300°С. При температурах выше указанных происходит выгорание связующего, на поверхности обработанной детали появляются прижоги. Поэтому уровень температур в зоне резания должен быть значительно меньше, чем при обработке металлов. Это усугубляется еще и тем, что в большинстве случаев не допускается применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Как известно, композиты обладают таким свойством, как влагопоглощение, поэтому применение СОЖ во многих случаях влечет за собой введение дополнительной операции – сушки изделия. Следовательно, чаще всего приходится предусматривать механическую обработку изделий из композитов без применения СОЖ.
11. Выделение мелких частиц материала при резании. Обработка резанием композитов сопровождается выделением мельчайших частиц наполнителя, смешанного со связующим, выделением летучих, порой токсичных веществ, поэтому требования техники безопасности и производственной санитарии также будут носить специфический характер.
Перечисленные особенности обработки резанием композитов показывают, что простой перенос закономерностей процесса резания металлов на эти материалы недопустим.
Процесс стружкообразования при резании композитов
Стружкообразование в значительной степени определяет процесс резания в целом и его результаты. От процесса стружкообразования зависят сила резания, расход энергии и количество выделяющейся теплоты, точность и качество обработки, условия работы инструмента и станка. Характер стружкообразования и типы получающейся стружки во многом определяются свойствами обрабатываемого материала. Композиты представляет собой гетерогенную композицию, состоящую из армирующих волокон и полимерного связующего, причем механические свойства (прочность, твердость и т.п.) армирующих волокон на несколько порядков выше, чем у полимерного связующего.
Механизм процесса стружкообразования определяется закономерностями деформации и разрушения. Необходимым условием стружкообразования является доведение обрабатываемого материала по линии среза до разрушения, которое практически происходит после преодоления предела упругости без пластического деформирования. Т.е. характерным для процесса резания композитов является то, что
стружка образуется вследствие преодоления упругих деформаций. Обрабатываемый материал, упруго сжатый в момент резания, затем упруго восстанавливается.
Механизм стружкообразования при резании композитов можно представить следующим образом. Под действием механических напряжений в зоне наибольших касательных напряжений (ее принимают за условную плоскость сдвига) протекают периодические сдвиговые явления, приводящие к упругому разрушению обрабатываемого материала и формированию, в зависимости от условий обработки и схемы армирования материала, стружки того или иного вида.
|
|
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!