Стружкообразование.

Установлено, что 9...15% объема царапин удалено диспергированием (лат. dispergo – рассеиваю), тонким измельчением металла в стружку, а остальной объем металла вытеснен из царапин пластически в боковые навалы.

Соотношение размеров стружки – длины и толщины, лежит в пределах 5...20. На их поверхности видны отдельные сильно деформированные элементы. Следов оплавления стружек не обнаружено.

При одинаковых размерах радиуса кривизны стружек МАП на порядок меньше (т.е. в 10 раз), чем у стружек, полученных при шлифовании абразивной лентой.

Это косвенно свидетельствует о более высокой степени пластических деформаций измельченного металла в процессе магнитно-абразивного полирования.

Результатом пластического деформирования поверхности является повышение твердости тонкого приповерхностного слоя и образование в нем остаточных напряжений сжатия.

В теории абразивной обработки установлено, что стружкообразование возможно при определенном соотношении между глубинно h внедрения режущих вершин зёрен абразивного инструмента в обрабатываемую поверхность и радиусов округлений r_окр этих вершин.

Для инструментальной стали У8 (отожженной) это соотношение лежит в следующих пределах: .

При меньшем соотношении возможно лишь пластическое или упругое деформирование.

Для МАП характерно внедрение зёрен h ≤ 0, 1...0, 4 мкм. Для порошка 23АМ40Fe (белый электрокорунд с зернистостью М40) r_окр вершин зёрен должен составлять 3...4 мкм.

Образование стружки при МАП сталей (в отличие от шлифования) происходит при ε ≤ 0, 005...0, 13, то есть при более неблагоприятных условиях.

И силы, необходимые для стружкообразования, при МАП оказываются меньше, чем при шлифовании.

Для МАП ферромагнитных сталей давление порошка на обрабатываемую поверхность составляет 0, 3...0, 2 МПа.

При пересчете этих давлений к отдельному контактирующему зерну усилие, определяющее внедрение зерна в обрабатываемую поверхность, может составлять 0, 025...0, 125 Н.

Б.Г. Македонски, используя формулу

, Н (10.1)

где:

=3, 14 – постоянный коэффициент, учитывающий свойства материала;

=0, 25 – соотношение между глубиной h и r_окр;

=8240 Па;

r_окр =6...12 мкм – радиус скругления вершин зёрен.

при шлифовании стали Ш15Х, определил, что необходимая для стружкообразования сила должна находиться в пределах =0, 23...0, 93 Н, что значительно больше, чем среднее значение сил, действующих при магнитно-абразивном полировании.

Особенности стружкообразования МАП объясняются повышенной пластичностью обрабатываемых сталей в присутствии переменного магнитного поля.

С.Т. Кишкин и А.А. Клышин опубликовали обнаруженное ими снижение на 250 % напряжения текучести σ _τ углеродистой стали в присутствии поперечного к направлению нагрузки магнитного поля величиной В=0, 005 Тл.

Присутствие в СОЖ поверхностно-активных веществ снижает поверхностную энергию металла, снижает работу, необходимую на разрушение и пластическое деформирование поверхности, увеличивая микротрещины, предразрушает поверхностный слой.

В этом случае производительность МАП резко увеличивается.

Увеличение скорости резания (скорости деформации) сопровождается упрочнением разрушаемого материала. Глубина внедрения зёрен порошка в обрабатываемую поверхность автоматически уменьшается и съем металла на одинаковом пути резания уменьшается.

С учетом изложенных особенностей МАП глубина внедрения зёрен порошка в обрабатываемую поверхность может быть выражена зависимостью степенного вида:

, мкм (10.2)

где:

– коэффициент, учитывающий изменение прочностных свойств поверхностного слоя по сравнению с основным обрабатываемым материалом (в результате воздействия СОЖ, скорости деформации, предварительного наклепа...);

– сила, прижимающая зерно, Н;

r – радиус вершин зерна, мкм;

Н – твердость обрабатываемого материала;

– коэффициент, учитывающий изменение твердости материала в присутствии переменного магнитного поля;

m, r, s – показатели степени. [7]

Контрольные вопросы.

3.1. Когда начали применять магнитное поле для абразивной обработки материалов?

3.2. Разновидности магнитно-абразивной обработки.

3.3. Какова сущность магнитно-электрического шлифования?

3.4. В чем состоят особенности абразивного резания при магнитно-абразивном полировании?