Elemente de teoria aschierii

Elemente de teoria aschierii

Prelucrabilitatea prin aschiere sau aschiabilitatea materialelor este capacitatea materialului de a fi prelucrat prin detasare de aschii cu ajutorul unor scule dotate cu muchii taietoare in conditii cat mai avantajoase cu viteze mari, cu forte mici, energie consumata redusa, cu precizie dimensionala ridicata si o buna calitate a suprafetelor.

Un material este prelucrabil daca procesul de aschiere satisface o serie de conditii: durabilitate mare a sculei, uzura redusa, timp scurt pentru indepartarea unui volum mare de aschii, precizie de prelucrare. Rezulta ca notiunea de prelucrabilitate prin aschiere nu se refera strict numai la materialul de prelucrat ci ia in considerare si ansamblul de conditii in care se desfasoara aschierea. Acest fapt explica si existenta unei varietati de metode de apreciere a prelucrabilitatii prin aschiere in raport cu o serie de criterii.

Metode directe care utilizeaza procesul de aschiere (metode tehnologice).

Metode indirecte care nu utilizeaza aschierea.

Metodele directe iau in consideratie fenomenele fizice care stau la baza aschierii: uzura sculelor aschietoare, marimea fortelor de aschiere, forma si modul de degajare a aschiei, calitatea suprafetei prelucrate, energia consumata in procesul de aschiere, unghiul de forfecare a aschiei, unghiul mediu de forfecare si rezistenta specifica la aschiere. La majoritatea incercarilor se utilizeaza prelucrarea prin strunjire, procedeu cu cea mai larga raspandire dar se pot aplica si celelalte tipuri de prelucrari: frezare, gaurire, rabotare, rectificare etc.

Clasificarea otelurilor in functie de prelucrarea prin rectificare.

I- Oteluri de uz general pentru constructii si slab aliate 1,0

II- Oteluri aliate 0,83

III- Oteluri inalt aliate inoxidabile si refractare 0,36

IV- Oteluri inoxidabile si refractare cu titan, rapide pentru scule 0,14

Metodele indirecte au la baza caracteristicile fizico-mecanice ale materialelor de prelucrat.

Duritatea reprezinta una dintre cele mai vechi metode de apreciere a comportarii la aschiere. Wovera a stabilit o relatie intre viteza de aschiere v₆₀ si duritatea Brinell HB. in care: -durabilitatea sculei T=60min. ; l- lungimea taisului activ al sculei ; q- sectiunea reala a aschiei.

Pentru anumite clase de oteluri se pot utiliza drept criterii de apreciere a aschiabilitatii alungirea la rupere sau rezistenta la rupere.

Exemple privind comportarea la aschiere a unor materiale, influenta proprietatilor fizico-mecanice, a compozitiei chimice si structurii asupra aschiabilitatii.

Cresterea continutului de carbon in oteluri determina cresterea duritatii si implicit a fortelor necesare detasarii aschiei. Totusi otelurile cu continut scazut de carbon fiind deosebit de moi nu se prelucreaza bine prin aschiere, calitatea suprafetei este necorespunzatoare, rugozitatea este mare , precizia redusa. Continutul mare de carbon determina o duritate mai mare, forte de aschiere mai mari dar calitatea suprafetelor mult mai buna. Se inregistreaza o crestere a uzurii sculei si o reducere vizibila a durabilitatii acesteia. Prezenta elementelor de aliere in oteluri conduce la cresterea proprietatilor de rezistenta, duritate si plasticitate ceeace conduce la cresterea fortelor de aschiere si la detasarea mai dificila a aschiei. Calitatea suprafetelor este buna, uzura sculelor mai accentuata.

In cazul otelurilor inalt aliate dificultatile de aschiere cresc si mai mult. In cazul otelurilor inoxidabile si refractare are loc o puternica durificare prin ecruisare a materialului in fata cutitului ceeace face dificila detasarea aschiei. Evacuarea caldurii din procesul de aschiee este dificila datorita conductibilitatii termice reduse, cutitul supraincalzindu-se, capacitatea lui de aschiere scade si se uzeaza prematur. Acelasi lucru se inregistreaza si in cazul otelurilor manganoase austenitice care se durifica puternic in procesul de aschiere ca urmare a transformarii martensitice.

Fontele cenusii desi au un continut de carbon foarte ridicat 3-5% se prelucreaza usor prin aschiere ca urmare a separarilor de grafit. Aschia obtinuta este faramitata, grafitul reduce mult coeficientul de frecare dintre cutit, aschie si material, uzura este mult redusa. Fontele albe se aschiaza dificil datorita duritatii ridicate.

Cuprul in stare recoapta sau calire de inmuiere se aschiaza cu dificultate, exista tendinta de aderenta pe taisul sculei, calitatea suprafetelor obtinute este necorespunzatoare. Prin deformare la rece si ecruisare cuprul se durifica si prelucrabilitatea prin aschiere se imbunatateste, calitatea suptafetei obtinute este buna. Aliajele de cupru alamele, bronzurile se prelucreaza bine prin aschiere in functie de elementele de aliere si duritare.

Aluminiul este moale si nu se poate prelucra bine prin aschiere. Prin aliere cu siliciu, mangan, cupru duritatea creste si deci si aschiabilitatea. Aschiabilitatea se poate ameliora si pri cresterea excesiva a vitezei de aschiere.

Plumbul este foarte moale si practic nu se poate prelucra prin aschiere.

1.Notiuni generale

Procesul tehnologic de aschiere se realizeaza in cadrul unui sistem tehnologic format din masina unealta, dispozitive de prindere, semifabricat, scule. Acesta consta din detasarea unui strat de material sub forma de aschii ca urmare a miscarii relative realizate intre piesa si scula aschietoare care dispune de o configuratie geometrica corespunzatoare a partii active. Calitatea procesului si deci a produsului obtinut, intelegand prin aceasta, in principal precizia dimensionala si calitatea suprafetelor, depinde de caracteristicile sistemului tehnologic in ansamblul sau. Astfel, masina unealta permite realizarea miscarilor necesare in procesul de aschiere, dispozitivele asigura pozitionarea si fixarea semifabricatului si a sculelor pe masina unealta iar scula determina indepartarea adaosului de material pentru obtinerea suprafetelor si dimensiunilor dorite semifabricatului.

2. Cinematica procesului de aschiere

Miscarea in procesul de aschiere, intelegand prin aceasta miscarea relativa

intre scula si semifabricat este de regula rezultanta compunerii a doua miscari:

- miscarea principala, miscarea cu viteza cea mai mare. Aceasta poate fi de rotatie sau de translatie, putand fi executata atat de scula cat si de semifabricat. De exemplu la strunjire miscarea principala este de rotatie si este executata de semifabricat (fig.a), la frezare este tot de rotatie fiind executata de scula (fig.b), la rabotare miscarea este de translatie executata de scula sau de semifabricat in functie de tipul masinii unelte (fig.c).

a) strunjire b) frezare c)rabotare

Fig.Miscarile in diferite procese de aschiere.

- miscarea de avans este miscarea care asigura deplasarea sculei sau semifabricatului in directia zonei de prelucrat pentru a detasa o noua aschie. Miscarea de avans se poate realiza in doua moduri:

- continuu, simultan cu miscarea principala asigurand avansul de generare, detasarea continua a aschiei (fig.a, b);

- intermitent, in afara procesului de aschiere, asigurand avansul de patrundere, adica o noua pozitionare a sculei pentru detasarea unei noi aschii (fig.c).

In functie de directia de deplasare avansul poate fi: longitudinal, cand deplasarea se face in lungul piesei sau transversal, , cand deplasarea se face perpendicular pe axa piesei.

Vitezele miscarilor in procesul de aschiere au fost definite astfel:

viteza de aschiere, reprezentand viteza miscarii principale,

pentru miscarea de rotatie,

pentru miscarea de translatie,

in care: D - diametrul piesei sau sculei in mm,

n - turatia piesei sau sculei in rot./min.,

L - lungimea cursei de lucru in m,

t - durata unei curse de lucru in min.

viteza de avans, reprezentand viteza miscarii de avans se calculeaza cu relatiile:

pentru miscarea principala de rotatie,

pentru miscarea principala de translatie,

in care: n - turatia piesei in rot./min.,

s - avansul in mm/rot.sau mm/cd,

N_cd numarul de curse duble pe minut,

3. Geometria sulelor aschietoare

Pentru definirea pozitiilor relative piesa scula si a elementelor geometrice ale sculelor, se definesc urmatoarele elemente de referinta (fig.9.2.) :

1.- suprafata de prelucrat, suprafata piesei supusa prelucrarii,

2.- suprafata prelucrata, suprafata piesei care rezulta in urma aschierii,

3.- suprafata de aschiere, suprafata in care se formeaza aschia si care face trecerea intre suprafata de prelucrat si cea prelucrata,

4.- planul de aschiere, planul tangent la suprafata de aschiere care contine taisul principal al sculei. In cazul miscarii principale rectilinii planul de aschiere se confunda cu suprafata de aschiere (fig.9.2.b),

5.- planul de baza, planul paralel cu directiile miscarilor de avans longitudinal s_l si respectiv transversal s_t.

a)strunjire b)rabotare

Fig.9.2. Suprafete si plane de referinta la aschiere

In general o scula aschietoare prezinta trei parti componente (fig.9.3.):

a)      partea activa, cea care realizeaza aschierea,

b)      corpul sculei,

c)      partea de prindere si fixare.

burghiu cutit de strung freza

Fig.9.3. Partile componente ale sculelor aschietoare

Partea activa a sculei este cea mai importanta, intrucat ea participa direct la detasarea aschiei. Desi sculele difera esential ca forma, se poate considera ca partile active ale acestora au elemente geometrice similare. Ca urmare, pentru o mai usoara intelegere, vom prezenta si defini aceste elemente utilizand ca exemplu cutitul de strung. Partea activa cuprinde urmatoarele fete, muchii si puncte caracteristice (fig.9.4.) :

1.- fata de degajare, suprafata care actioneaza direct asupra stratului aschiat determinand degajarea aschiei,

2.- fata de asezare principala, suprafata care cuprinde taisul principal si este orientata spre suprafata de aschiere,

3.- fata de asezare secundara, suprafata care cuprinde taisul secundar si este orientata spre suprafata prelucrata,

4.- taisul principal, linia de intersectie a fetei de degajare cu fata de asezare principala,

5.- taisul secundar, linia de intersectie a fetei de degajare cu fata de asezare secundara,

6.- varful cutitului, punctul de intersectie a celor doua taisuri. Practic intersectia nu se face intr-un punct ci se racordeaza cu o raza numita raza la varf a cutitului. De altfel si taisurile principal si secundar nu sunt muchii perfecte, acestea avand raze de rotunjire. Varful cutitului si elementele de muchie din vecinatate genereaza pe piesa elementele suprafetei aschiate, ca urmare, calitatea acestei zone a partii active va influenta calitatea si precizia suprafetei aschiate.

Fig.9.4. Elementele partii active a cutitului de strung.

Geometria partii active este determinata de unghiurile elementelor masurate intr-un sistem de referinta. Se cunosc doua sisteme de masurare: sistemul de referinta constructiv al sculei si sistemul de referinta functional al procesului.

In sistemul de referinta constructiv, cutitul este privit ca un corp geometric si se deosebesc doua tipuri de unghiuri: unghiuri de forma si unghiuri de pozitie (fig.9.5.).

Unghiurile de forma determina forma partii active realizata prin ascutire si se masoara in plane perpendiculare pe proiectiile taisurilor pe planul de baza. Se deosebesc urmatoarele unghiuri:

- unghiul de asezare principal α si secundar α₁, formate de tangentele la fetele de asezare principala respectiv secundara si perpendicularele din punctele considerate pe planul de baza,

- unghiul de degajare principal γ si secundar γ₁ formate de tangentele la fetele de degajare principala respectiv secundara si paralelele din punctele considerate la planul de baza,

- unghiul de inclinare a taisului λ, format intre muchia corespunzatoare taisului sau tangenta la tais in punctul considerat si proiectia acesteia pe planul de baza,

- unghiul de ascutire a taisului principal β si secundar β₁ formate intre tangentele la fasa de degajare si la fasa de asezare principala respectiv secundara in punctele considerate,

- unghiul la varful cutitului ε, masurat intre proiectiile taisului principal si secundar pe planul de baza

Fig. 9.5. Unghiurile cutitului in sistemul de referinta constructiv.

Unghiurile de pozitie sunt acelea care determina pozitia cutitului fata de directiile in care acesta actioneaza si deosebim:

- unghiul de atac principal χ, format de proiectia taisului principal pe planul de baza si directia avansului

- unghiul de atac secundar χ₁, format de proiectia taisului secundar pe planul de baza si directia avansului.

In cazul unor taisuri curbe, unghiurile se masoara intre proiectiile tangentelor la taisuri in punctele considerate pe planul de baza si directia avansului.

In sistemul de referinta functional, unghiurile geometrice statice sufera modificari datorita miscarii relative piesa-scula, a deformatiilor elastice ale materialului si sistemului in ansamblu, sub actiunea fortelor de aschiere. Cunoscandu-se sensul acestor modificari si influenta unor factori ai procesului asupra parametrilor geometrici, se vor alege unghiurile in sistemul de referinta constructiv pentru optimizarea in ansamblu a procesului. In tabelul sunt prezentate cateva valori orientative pentru unghiurile α si γ pentru scule din otel rapid.

Tabelul

4. Formarea aschiei

Formarea aschiei are loc in cadrul unui proces fizic complex in care sub actiunea fortelor exterioare aplicate prin intermediul partii active a cutitului, stratul de material se deformeaza elastic si apoi plastic pana la distrugerea coeziunii si separarea aschiei. Asa cum rezulta din figura 9.6,geometria stratului de material supus aschierii, depinde de parametrii regimului de aschiere, respectiv: s - avansul, t - adancimea de aschiere si de unghiurile constructive ale cutitului χ, χ₁, ε, λ, etc.

Fig.9.6. Parametrii geometrici ai stratului aschiat.

In cazul in care χ₁ tinde la zero si λ=0, dimensiunile stratului aschiat se pot calcula cu relatiile: a=s.sin χ; b=t/sin χ, in care:

a- grosimea stratului aschiat, masurata intre doua suprafete de aschiere succesive,

b- latimea stratului aschiat, masurata pe taisul principal si reprezentand marimea contactului acestuia cu materialul de prelucrat.

Relatiile de mai sus arata ca pentru acelasi avans si aceiasi adancime de aschiere, latimea stratului b, scade iar grosimea stratului a, creste odata cu cresterea unghiului de atac principal χ incat la χ=90^o latimea devine minima b=t, iar grosimea devine maxima, a=s.

Fig.9.7. Variatia dimensiunilor stratului aschiat cu unghiul de atac principal χ.

Dimensiunile aschiei rezultate din procesul de aschiere difera esential de cele ale stratului aschiat prezentate anterior, datorita puternicei tasari suportate de strat, care conduce la reducerea lungimii si cresterea grosimii si latimii.

Se definesc coeficientii de tasare a aschiei respectiv:

coeficientul de contractie K_l=l/l₁=1,5-4,

coeficientul de ingrosare K_a=a₁/a=1,5-4,

coeficientul de latire    K_b=b₁/b=1-1,5.

Aplicand legea volumului constant V=V₁ adica, l.a.b=l₁.a₁.b₁, rezulta relatia dintre coeficienti, K_l=K_a.K_b Deoarece latirea este nesemnificativa in raport cu celelalte deformatii, se poate considera K_b=0 si deci K_l=K_a.

Mecanismul deformarii aschiei ar putea fi comparat cu acela al deformari la compresiune a unui strat independent de material cu observatia ca totusi la aschiere stratul este prins de materialul piesei.

In cadrul compresiunii simple in materialul independent, apar linii de alunecare inclinate la 45^o fata de directia fortei de deformare (fig.9.8.a). In cazul aschierii, cand stratul de deformat este legat de materialul piesei, liniile de alunecare se curbeaza fiind deviate inspre suprafata libera a stratului comprimat. Unghiurile de alunecare iau valori mult mai mici, forfecarea aschiei are loc dupa unghiul β₁=25-30^o, numit unghi de forfecare si care depinde de unghiul de ascutire δ= β+ α. De asemenea pe segmentele de aschie se constata linii de alunecare secundare care formeaza un unghi β₂=50^o cu directia fortei de deformare. Modelul zonei subtiri de deformare a aschiei este reprezentat in figura 9.8.b, deformatiile fiind evidentiate prin alunecarile straturilor de cercuri asemanator foilor intr-un teanc cat si prin deformarea cercurilor sub forma unor elipse orientate. Acest model nu se reproduce identic in toate cazurile fiind influentat de natura materialului, geometria cutitului, parametrii regimului de aschiere, conditiile de racire, etc.

a) b)

Fig.9.8.Mecanismul formarii aschiei.

In procesul de aschiere se disting doua tipuri de tensiuni: tensiuni de forfecare τ, in planul de alunecare β₁ si tensiuni de compresiune σ, perpendiculare pe planul de alunecare. In functie de raportul celor doua tensiuni se disting doua tipuri de aschii:

- aschii de deformare, de curgere caracteristice materialelor cu plasticitate buna, caz in care raportul τ/σ>1,

- aschii de rupere, caracteristice materialelor fragile, caz in care τ/σ<1.

Chiar si in cazul aceluiasi material, prin schimbarea conditiilor de aschiere se poate schimba valoarea raportului τ/σ obtinandu-se aspecte diferite ale aschiei respectiv: a) aschii de curgere, b) aschii in trepte, c) aschii fragmentate, d) aschii de rupere, etc. prezentate in figura 9.9.

a) b) c) d)

Fig.9.9. Tipuri de aschii.

5. Fenomene care insotesc procesul de aschiere.

Depunerile pe tais. In functie de proprietatile materialelor de prelucrat si de conditiile de desfasurare a procesului de aschiere, pe fata de degajare a sculei, langa muchia taisului, se depun in timpul aschierii particule de material, modificandu-i geometria. Depunerile pe tais au caracter instabil fiind dislocate din cand in cand, total sau partial datorita frecarii cu aschia, ceea ce determina modificarea permanenta a conditiilor de aschiere. Formarea depunerilor pe tais prezinta o serie de avantaje cum ar fi:

- protejarea taisului sculei impotriva uzurii,

- cresterea unghiului de degajare si usurarea evacuarii aschiei,

- reducerea fortelor de aschiere si a temperaturii taisului,

Se constata si o serie de dezavantaje ca:

- modificarea cotei de reglaj a sculei si scaderea preciziei de prelucrare,

- inrautatirea calitatii suprafetelor prelucrate,

- variatia continua a fortelor de aschiere si initierea de vibratii in sistem.

Avantajele si dezavantajele enuntate arata ca taisul de depunere este util in procesul de degrosare dar trebuie evitat in operatiile de finisare.

Tasarea stratului de material sub suprafata de aschiere. Datorita razei de rotunjire a taisului, inerente ca urmare a imperfectiunii ascutirii si amplificata in procesul de uzare a sculei, stratul superficial de material de sub suprafata aschiata sufera o puternica tasare. Aceasta determina modificari structurale ecruisarea materialului si o revenire elastica dupa trecerea sculei. In conditii normale, tasarea nu este dorita deoarece inrautateste calitatea si precizia dimensionala a suprafetei prelucrate determinand ondulatii. Totodata determina aparitia unor tensiuni remanente in stratul superficial favorizand aparitia de micro-fisuri. In anumite cazuri tasarea se poate utiliza in mod voit pentru cresterea duritatii superficiale a unor piese si ca urmare se folosesc cutite cu raza de bontire mare si unghiuri de degajare negative, de asemeni adancimi de aschiere mici, comparabile cu raza de bontire.

6. Fortele de aschiere.

Fortele de aschiere sunt fortele care solicita sistemul tehnologic masina-unealta, dispozitive, piesa, scula si constituie elemente de calcul in proiectarea si dimensionarea sistemului.

In procesul de aschiere, stratul aschiat se opune detasarii aschiei. Ca urmare in fiecare element dA al planului de forfecare β₁ iau nastere eforturi de compresiune σ si de forfecare τ care se opun deformarii. Pe ansamblu, in intreg planul de forfecare cu suprafata A, iau nastere forte de compresiune R_c= σ.A si forte de forfecare R_f= τ.A

Alunecarile in planul de forfecare dau nastere unei forte de frecare interioare, proportionala cu forta de compresiune pe plan si cu coeficientul de frecare μ_i.

F_f= μ_i.R_c.

Compunerea acestor forte ne conduce la forta interna care trebuie invinsa pentru realizarea procesului .

Fortelor interne li se adauga si forte externe determinate de apasarea normala R_γ si frecarea aschiei pe fata de degajare F_γ= μ_γ.R_γ ,apasarea normala R_α si frecarea materialului de fata de asezare a sculei F_α= μ_α.R_α in care μ_γ si μ_α sunt coeficientii de frecare pe fetele de degajare si respectiv de asezare.

Compunerea fortelor interne si externe prin translarea lor la varful cutitului determina forta de aschiere (fig.9.10.)

Fig.9.10. Fortele in procesul de aschiere.

Pentru scopuri practice se determina si utilizeaza componentele fortei de aschiere R proiectate pe directia miscarii principale de aschiere respectiv F_z reprezentand forta principala de aschiere si pe directiile avansurilor longitudinal si transversal, respectiv componentele F_x si F_y (fig.9.11).

Fig.9.11. Componentele fortei de aschiere.

Componentele fortei de aschiere se pot calcula cu ajutorul unor formule de tip politropic pe baza parametrilor regimului de aschiere si a unor coeficienti determinati experimental.

in care: C_Fz, C_Fy, C_Fx, X_Fz, X_Fy, X_Fx, Y_Fz, Y_Fy, Y_Fx, n_z, n_y, n_x, sunt coeficienti determinati experimental in functie de materialul de prelucrat, materialul sculei, geometria sculei, tipul operatiei, etc.

K_Fz, K_Fy, K_Fx, sunt coeficienti globali de corectie,

v_a este viteza de aschiere, s- avansul, t- adancimea de aschiere.

7. Puterea in procesul de aschiere.

La modul general, puterea P in procesul de aschiere este data de expresia:

Avand in vedere ca vitezele v_x si v_y sunt mici in raport cu v_a si puterile respective sunt mici reprezentand 1-2% din puterea totala, de aceea in mod practic puterea la aschiere se calculeaza cu relatia:

Puterea motorului de actionare a masinii unelte se determina tinand cont de randamentul mecanismelor de transmitere a miscarii principale,

Pentru mecanismul avansului longitudinal puterea se determina cu relatia:

8. Fenomene termice in procesul de aschiere.

Cea mai mare parte din energia consumata in procesul de aschiere se transforma in caldura. Numai o parte neinsemnata circa 0,5% se inmagazineaza sub forma de tensiuni interne remanente in stratul superficial.

Sursele de caldura in procesul de aschiere sunt:

Q_d - procesul de deformare a materialului,

Q_g - frecarea dintre aschie si suprafata de degajare,

Q_a - frecarea dintre piesa si suprafata de asezare.

Q_T = Q_d + Q_g + Q_a

Fig. 9.12. Sursele de caldura in procesul de aschiere si directiile de propagare a acesteia.

Caldura degajata se propaga in mai multe directii respectiv: Q₁ - in aschie, Q₂ - in scula, Q₃ - in piesa de prelucrat, Q₄ - in mediul ambiant. Ponderea cantitatii de caldura pe cele patru directii de propagare depinde de procedeul de aschiere, regimul de aschiere si conditiile generale ale procesului. Orientativ, pentru procesul de strunjire fara racire, ponderea cantitatilor de caldura este: Q₁=(0,5-0,86)Q_T; Q₂=(0,009-0,03)Q_T; Q₃=(0,1-0,4)Q_T; Q₄=0,01Q_T In mod practic, ponderea cantitatilor de caldura trebuie cunoscuta pentru limitarea temperaturii semifabricatului a carui incalzire determina modificari dimensionale si scaderea preciziei de masurare dar in special limitarea temperaturii zonei active a sculei a carei incalzire poate conduce la scaderea duritatii si cresterea vitezei de uzura. De mentionat ca temperatura sculei aschietoare poate depasi in zona activa in anumite conditii 700-1000^oC.

Pentru eliminarea inconvenientelor determinate de incalzire, se pot utiliza in procesul de aschiere lichide de racire avand urmatoarele roluri:

de racire, eliminarea caldurii in afara zonei de aschiere si reducerea temperaturii piesei si sculei in zonele de contact,

de ungere, reducerea fortelor de frecare exterioare intre aschie si suprafata de degajare, intre piesa si suprafata de asezare a sculei,

de aschiere, favorizarea dislocarii materialului aschiei ca urmare a patrunderii in micro-fisuri prin absorbtia substantelor capilare active din lichid si crearea unui efect de pana sub presiunea sculei,

de impiedicare a depunerilor pe tais,

de protectie a suprafetelor metalice impotriva coroziunii,

de spalare a suprafetelor, etc.

Cresterea eficientei lichidelor de racire se realizeaza prin adaptarea compozitiei lor, scopului urmarit cat si prin modul de dirijare a lichidului in zona de aschiere. In tabelul 9.2 sunt prezentate cateva compozitii pentru lichide de racire uzuale.

Lichide de racire uzuale. Tabelul 9.2.

Dirijarea lichidului de racire se poate face prin : cadere libera, presiune joasa, presiune inalta, prin pulverizare cu jet de aer, prin dirijare prin canale practicate in interiorul sculei, etc.

9. Uzura sculelor aschietoare.

Uzura sculelor aschietoare consta din dislocarea de pe fetele active ale sculei a unor particule de material. Modalitatile de dislocare determina si forma de uzura care poate fi:

uzura prin abraziune, determinata de constituentii duri din materialul de aschiat,

uzura prin adeziune, determinata de aderarea particulelor din materialul sculei pe materialul de prelucrat si favorizata in conditiile unor temperaturi ridicate de peste 600^oC,

uzura prin difuziune, determinata de difuzia unor elemente din materialul sculei in materialul de prelucrat aflate in contact si favorizata de temperatura foarte ridicata a contactului,

uzura prin transport electric de ioni, determinata de faptul ca intre materialele diferite ale sculei si semifabricatului, aflate in contact se formeaza o termo-pila in care ia nastere un curent ionic, materialul mai electronegativ cedand ioni deci uzandu-se,

uzura prin faramitare, determinata de vibratiile din sistemul tehnologic.

Uzura sculelor se masoara prin inaltimea tesiturii pe fata de asezare h_a sau adancimea scobiturii pe fata de degajare h_g . In viata unei scule exista trei perioade conform figurii 9.13.

perioada de amorsare a uzurii OA

perioada uzurii normale AB,

perioada uzurii de distrugere BC.

Fig.9.13. Evolutia uzurii in perioadele de viata ale unei scule.

Cunoasterea evolutiei uzurii sculelor este necesara pentru calculul durabilitatii care reprezinta durata efectiva de lucru a sculelor intre doua re-ascutiri. Durata corespunzatoare uzurii admisibile se numeste durabilitate admisibila T . In functie de aceasta se determina durata de serviciu a sculei t ca produs intre durabilitatea admisibila si numarul de re-ascutiri i.

Factorii care influenteaza uzura si deci durabilitatea sculei sunt:

materialul de prelucrat respectiv duritatea acestuia, prezenta constituentilor structurali duri si abrazivi,

materialul sculei si geometria acesteia,

parametrii regimului de aschiere: viteza de aschiere, adancimea si avansul de prelucrare,

utilizarea lichidelor de racire si tipul acestora,

rigiditatea sistemului tehnologic care determina intensitatea vibratiilor.

10. Materiale pentru scule aschietoare.

Materiale pentru scule aschietoare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

sa prezinte o buna rezistenta la uzura, o duritate mult mai mare ca a materialului de prelucrat,

sa aiba stabilitate termica ridicata, sa nu-si modifice esential proprietatile , duritatea in special, la cresterea temperaturii,

sa prezinte o rezistenta mecanica corespunzatoare,

sa aiba o conductibilitate termica buna pentru evacuarea caldurii, etc.

Vom prezenta in continuare principalele tipuri de materiale pentru scule in ordine crescatoare a rezistentei la uzura.

Oteluri carbon pentru scule, prezinta o rezistenta la uzura duritate si rezistenta mecanica suficient de ridicate si stabilitate termica pana la 200-250^oC. Se utilizeaza la aschierea cu regimuri moderate, viteze mici, la prelucrarea materialelor cu duritate mica si medie.

Oteluri mediu aliate de scule, au proprietati superioare oteluri carbon pentru scule datorita calibilitatii mai ridicate determinate de prezenta elementelor de aliere, au o stabilitate termica mai buna pana la 300-350^oC,

Oteluri inalt aliate si oteluri rapide pentru scule, prezinta o calibilitate foarte buna si ca urmare isi mentin proprietatile de aschiere in conditiile lucrului la temperaturi ridicate 550-650^oC, fiind recomandate la confectionarea sculelor care lucreaza in regimuri mai grele, viteze mari de aschiere si sectiuni mari ale aschiei,

Carburile metalice, se utilizeaza sub forma de placute cu care se armeaza sculele realizandu-se partea activa a acestora. Placutele se obtin prin sinterizarea pulberilor din carburi metalice de W, Cr, Ti, Ta, in amestec cu Cobalt Molibden. Ca urmare ele au o duritate deosebit de ridicata si o stabilitate termica pana la 800-900^oC,

Materiale mineralo-ceramice, se pot utiliza tot sub forma unor placute avand la baza pulberi dure din Al₂O₃ inglobate intr-o matrice ceramica. Aceste materiale au indici de rezistenta foarte ridicati isi pastreaza proprietatile pana la peste 1100^oC insa sunt deosebit de fragile. Se recomanda la regimuri de aschiere de finisare la care nivelul vibratiilor este redus.

Diamantul si materiale diamantate, au duritate deosebit de mare si rezistenta la uzura in conditiile lucrului la temperaturi de 1600-1800^oC in conditiile unor viteze de aschiere foarte mari de 200-300 m/min. la oteluri si 3000-4000 m/min la aliaje neferoase. Ca si materialele mineralo-ceramice, este foarte sensibil la socuri si vibratii fiind recomandat la regimuri de finisare.