ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : MECHANIKA z . 31
________ 1968 N r k o l . 208
JERZY SZYRAJEU, MIROSŁAW BŁASZCZAK K a te d r a O b ró b k i S kraw aniem
ZAGADNIENIE PRZYDATNOŚCI POMIARU TEMPERATURY SKRAWANIA DLA OCENY SKRAV7ALNOSCI STALI AUTOMATOWYCH
S t r e s z c z e n i e . P r z y to c z o n o n a p o d s ta w ie l i t e r a t u r y o p i n i e d o ty c z ą c e p r z y d a t n o ś c i p o m ia ru t e m p e r a t u r y s k r a w a n ia do b a d a ń s k r a w a l n o ś c i . O p is a n o a p a r a t u r ą z a s to s o w a n ą w K a t e d r z e O b ró b k i S kraw aniem P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j , do pom iarów t e m p e r a t u r y s ty k o w e j p r z y t o c z e n i u m e to d ą je d n o i d w u n a rz ę d z io w ą o r a z u r z ą d z e n i e do w z o rc o w a n ia te im o p a r n a t u r a l n y c h . P o d a n o w y n ik i pom iarów t e m p e r a t u r y u z y s k a n e p r z y s k r a w a n iu k i l k u s t a l i a u to m ato w y ch i z e s ta w io n o j e z e w sk a ź n ik a m i t r w a ł o ś c i o s t r z a , w yznaczonym i p r z y t o c z e n i u t y c h m a t e r i a ł ó w .
1 . W stęp
Jednym z c z y n n ik ó w p o s i a d a j ą c y c h i s t o t n y wpływ n a t ę p i e n i e s i ę o s t r z a j e s t t e m p e r a t u r a s k r a w a n i a . Na p r z e s t r z e n i u b i e g ł y c h l a t opracow ano s z e r e g m etod s ł u ż ą c y c h do w y z n a c z a n ia , w sp o s ó b b a r d z i e j l u b m n ie j d o k ła d n y , t e m p e r a t u r y n a o s t r z u , w z g lę d n ie do p o m iaru p r z e c i ę t n e j t e m p e r a t u r y p a n u j ą c e j n a p o w ie r z c h n i s ty k u n a r z ę d z i a i m a t e r i a ł u sk ra w a n e g o [ 1 , 2 , 3 ] . W prowadze
n i e p r z e d o k o ło 40 l a t y s p o s o b u p o m ia ru t e m p e r a t u r y t a k zw aną m eto d ą je d n o n a r z ę d z io w ą , a n a s t ę p n i e , p r z e d o k o ło 30 l a t y , m etodą d w u n a rz ę d z io w ą - d a ł o im p u ls do s to s o w a n i a t y c h m etod do b a d a n ia s k r a w a l n o ś c i . W o k r e s i e p rze d w o je n n y m , w s z c z e g ó l n o ś c i w N ie m c z e ch , z y s k a ł y o n e z a s to s o w a n ie do b a d a n i a w s p o sób p o ś r e d n i w s k a ź n ik a o k re s o w e j s z y b k o ś c i s k r a w a n i a . B a d a n ie t e o p a r to n a z a ł o ż e n i a c h , k t ó r e m ię d z y in n y m i s fo r m u ło w a ł R e ic h e l W . Można j e u j ą ć w n a s t ę p u j ą c y s p o s ó b :
a) t e m p e r a t u r a s k r a w a n ia j e s t z a s a d n ic z y m c z y n n ik ie m w pły
w ającym n a t r w a ł o ś ć o s t r z a ,
b) tym samym ś re d n im te m p e ra tu ro m stykow ym n a p o w ie r z c h n i o s t r z a o d p o w ia d a ją t e same t r w a ł o ś c i d a n e g o o s t r z a .
S to s o w n ie do t y c h z a ł o ż e ń , o c e n ę s k r a w a l n o ś c i m ożna p r z e p ro w a d z ać p r z e z po ró w n yw an ie s z y b k o ś c i s k r a w a n ia o d p o w ia d a ją c y c h -cym samym ś re d n im te m p e ra tu ro m stykow ym , w y s tę p u ją c y m p r z y s k ra w a n iu b a d a n y c h m a t e r i a łó w w n ie z m ie n n y c h p o z o s t a ł y c h w a ru n k a c h o b r ó b k i. P o m ia ry t e m p e r a t u r y m e to d ą je d n o i dwuna—
r z ę d z io w ą w y k o rz y sty w an o n i e t y l k o d l a p o ró w n aw czej o c en y 3 k r a w a ln o ś c i, a l e ró w n ie ż d l a u s t a l a n i a p r a k t y c z n y c h z a l e ż n o ś c i p o m ię d z y p a ra m e tr a m i w a rs tw y s k ra w a n e j i o k re so w ą sz y b k o ś c i ą s k r a w a n i a [5 , 6 ] . V s z c z e g ó ln o ś c i w ię k s z e p r a k ty c z n e
z a s t o s o w a n i e do b a d a n ia s k r a w a l n o ś c i u z y s k a ł a m e to d a d w u n a rz ^ - d z io w a , n i e w ym ag ająca k a ż d o ra z o w e g o w zorcow ania t e r m o p a r y : ma
t e r i a ł sk ra w a n y - n a r z ę d z i e .
P ó ź n i e j s z e b a d a n i a [2 , 3 , 5 , 7 , 8 , 9] w y k a z a ły , ż e sam a te m p e r a + u r a s k r a w a n ia j e s t n ie w y s ta r c z a ją c y m w s k a ź n ik ie m d l a o c e n y s k r a w a l n o ś c i . Mimo ź e j e s t o na ważnym c z y n n ik ie m wpływa
jącym n a z u ż y c i e o s t r z a , t o je d n a k n i e u w z g lę d n ia n i e ró w n o c z e ś n i e z d o l n o ś c i m a t e r i a ł u sk ra w a n e g o do z u ż y w a n ia o s t r z a w tem p e r a t u r z e s k r a w a n i a , może p ro w a d z ić do b ł ę d n e j o c e n y s k r a w a l
n o ś c i . Z t e g o t e ż powodu p o m ia ry ś r e d n i e j t e m p e r a t u r y s ty k o w ej n i e s ą d z i s i a j z a l e c a n e ja k o s p o s ó b p o ś r e d n i e g o w y z n a c z a n i a w s k a ź n ik a o k re s o w e j s z y b k c ś o i s k r a w a n i a . S posó b t e n n i e z o s t a ł r ó w n ie ż u w z g lę d n io n y w m eto d y c e b a d a n ia s k r a w a l n o ś c i , z a l e c a n e j p r z e z Zw iązek H u tnikó w N ie m ie c k ic h [ 1 0 ] , mimo że om aw iana m e to d a b a d a n i a s k r a w a l n o ś c i r o z w i n ę ł a s i ę i z y s k a ł a p r a k t y c z n e z a s to s o w a n ie g łó w n ie w N ie m c z e ch .
Stwierdzenie na podstawie rozważań teoretycznych, a także badań, że temperatura skrawania nie charakteryzuje wystarcza
jąco skrawalności stali z puDktu widzenia trwałości ostrza, nie neguje jej znaczenia jako ważnego fizykalnego wskaźnika skrawalności. Dlatego też w Katedrze Obróbki Skrawaniem Poli
techniki śląskiej włączono pomiary średniej temperatury sty
kowej do długofalowych badań nad skrawalnością stali automa—
towyoh. Badania te związane są z zagadnieniem wprowadzania nowych gatunków krajowej stali automatowej i polepszania skra
walności gatunków istniejących.
64______________________________ J e r z y S z y r a je w , M iro s ła w B ła s z c z a k
Z a g a d n ie n ie p r z y d a t n o ś c i p o m ia ru te m p e r a tu r y » 65 2 . P o m ia r t e m p e r a t u r m e to d ą je d n o i d w u n a rz ę d z io w ą
S p o śró d s z e r e g u m etod s ł u ż ą c y c h do o k r e ś l a n i a t e m p e r a t u r y skra^- w a n ia , n a j b a r d z i e j r o z p o w s z e c h n io n a j e s t m e to d a j e d n o n a r z ę d z i o - w a, o p a r t a n a z a s a d z i e te r m o e le m e n tu n a t u r a l n e g o u tw o rz o n e g o p r z e z m a t e r i a ł sk ra w a n y i n a r z ą d z i e . M etodą t ą m ożna w yznaczyć p r z e c i ę t n ą t e m p e r a t u r ą s ty k o w ą p a n u ją c ą n a p o w ie r z c h n i z e t k n i ę c i a n a r z ę d z i a z m a t e r i a łe m skraw anym .
U k ła d s ł u ż ą c y do p o m ia ru t e m p e r a t u r y om aw ianą m e to d ą , p rz y s to s o w a n y do b a d a n ia s t a l i a u to m a to w e j w p o s t a c i c i e n k i c h p r ę tów o ś r e d n i c a c h m n ie js z y c h od 10 mm, p r z e d s ta w io n o sc h em a t y c z n i e n a r y s . 1 . Do p r z e p r o w a d z a n ia p ró b p r z y s to s o w a n o t o k a r k ę s to ł o w ą , o r e g u lo w a n e j w sp o s ó b c i ą g ł y p r ę d k o ś o i o b r o to w ej w r z e c i o n a . P r ó b k i 1 ( r y s . 1 ) , w p o s t a c i o dcinków b a d a n y c h p r ę tó w , zamocowywane s ą w t u l e j c e z a c is k o w e j w r z e c i o n a 2 i pod
p i e r a n e t u ż p r z e d nożem w d o t a r t e j t u l e j c e p ro w a d z ą c e j ze s p i e k a n y c h w ęg lik ó w 3 . Nóż j e d n o l i t y 4 , z e s p ie k a n y c h w ę g lik ó w g a tu n k u S10 i p r z e k r o j u t r z o n k a 9 x 9 mm, zamocowywany j e s t w im aku nożowym p r z y pomocy p o d k ła d e k i z o l a c y j n y c h z t e k s t o l i t u 5 . G e o m e trię o s t r z a n o ż a p r z y j ę t o z g o d n ie z norm ą PW -57/M -58670, o p a r a m e t r a c h : y = 8° c t= 3°, X = 90° “X ^ - 10° % = 0° r = 0 ,2 mm.
O s t r z e n o ż a w ykań czan o ś c i e r n i c ą d ia m e n to w ą , w i e r z c h o łe k z a ś ' j e g o d o c ie r a n o p r z y pomocy w ę g l ik a b o r u .
W c z a s i e p ró b n i e d o p u s z c z a n o do w ię k s z e g o z u ż y c i a o s t r z a n a p o w ie r z c h n i p r z y ł o ż e n i a od h ^ = 0 ,1 mm.
J a k o m ie r n ik s i ł y t e r m o e l e k t r y c z n e j s ł u ż y s a m o p is z ą c y , w ie lo k a n a ło w y k o m p e n s a to r e l e k t r o n i c z n y 7 . P o d łą c z a n o go do n o ż a z a p o ś ie d n ic tw e m p rzew o d u 6 i do p rę tó w sk ra w a n y c h 1 z a po
ś re d n ic tw e m p rzew odu 6 a i s z c z o t k i r t ę c i o w e j 8 . Celem z a c h o w a n ia m o ż liw ie s t a ł e j t e m p e r a t u r y zim n y c h końców z a s to s o w a n o c h ł o d z e n i e s ty lp i n o ż a 4 i p rzew o d u 6 wodą p r z e p ł y w a ją c ą p r z e z z b i o r n i k 9 .
Główną wadę m eto d y je d n o n a r z ę d z io w e j s ta n o w i k o n ie c z n o ś ć k a ż d o ra z o w e g o c e c h o w a n ia t e r m o p a r y , j a k ą s ta n o w i n a r z ę d z i e i m a t e r i a ł b a d a n y . ’.7ady t e j n i e p o s i a d a m e to d a d w u n a rz ę d z io w a ,
je d n a k ła tw o ś ć d o k o n y w a n ia pom iarów t ą m eto d ą j e s t o k u p io n a
Rys. 1.
UKład do pom iaru temperatury m etodą jednonarzęcłzioną
Rys. 2.
U kt a d do pom iaru te m p e ra tu ry m etoda, d u u n a r z ę d z i o u ą .
-O
Zagadnienieprgydatnośoi pomiarutengeraiury
o b n i ż e n i e m d o k ł a d n o ś c i z ¡jaką można w y z n a c z a ć ś r e d n i ą tem p e ra i- t u r ę s ty k o w ą [11] .
U r z ą d z e n i e p r z e z n a c z o n e do b a d a n i a m e to d ą d w u n a r z ę d z io w ą t e m p e r a t u r y p r z y s k r a w a n i u c i e n k i c h p r ę t ó w s t a l i a u t o m a t o w e j , p r z e d s t a w i a s c h e m a t y c z n i e r y s . 2 . P r ó b k a m a t e r i a ł u s k r a w a n e go 1 , z o d p o w ie d n io z a to c z o n y m i w c i ę c i a m i , zamocowana j e s t v/e w r z e c i o n i e t o k a r k i z a pomocą t u l e j k i z a c i s k o w e j i p o d p a r t a w dwóch t u l e j k a c h p r o w a d z ą c y c h . J e d n a z n i c h (2) umocowana j e s t n a s u p o r c i e t o k a r k i , d r u g a z a ś (3) w p i n o l i k o n i k a . U a r z ę d z i a s k r a w a j ą c e s t a n o w i ą dwa n o ż e j e d n o l i t e 4 i 4 a , o p r z e k r o j u tr z o n k ó w 9 x 9 mm, wykonane z e s t a l i S’."18 i s p i e k a n y c h w ę g l i ków 3 1 0 . Są one zamocowane w s p e c j a l n y m imaku nożowym 5 p r z y
pomocy p o d k ł a d e k i z o l a c y j n y c h 8 . Celem z a c h o w a n ia m o ż l i w i e s t a ł e j t e m p e r a t u r y z im n y ch końców z a s t o s o w a n o c h ł o d z e n i e s t y ków przewodów 5 i 5a z obu n o ż a m i 4 i 4 a , wodą p r z e p ł y w a j ą c ą p r z e z z b i o r n i c z k i 6 i 6 a . E e j e s t r a c j a wypadkowej s i ł y te r m o e l e k t r y c z n e j dokonywana j e s t p r z y pomocy s a m o p i s z ą c e g o kompen
s a t o r a e l e k t r o n i c z n e g o 7 .
3 . 1 z o rc o w an ie t e r m o p a r n a t u r a l n y c h
P o d c z a s gdy sam p o m ia r t e m p e r a t u r y s k r a w a n i a m e to d ą j e d n o , w z g l ę d n i e d w u n a r z ę d z io w ą n i e p r z e d s t a w i a w i ę k s z y c h t r u d n o ś c i , t o w zorcowanie t e r m o p a r : m a t e r i a ł s k ra w a n y - n a r z ę d z i e , n a r z ę d z i e - n a r z ę d z i e , s t a n o w i z a g a d n i e n i e b a r d z i e j z ł o ż o n e . Spo
ś r ó d s t o s o w a n y c h do t e g o c e l u k i l k u sposobów w y b r a n o , ze w z g lę d u n a w ygodę, m e to d ę p o l e g a j ą c ą n a p o ś r e d n i m wyznacza<- n i u c h a r a k t e r y s t y k 3 = f ( t ) d l a t e r m o p a r j a k i e t w o r z ą o d d z i e l n i e e l e k t r o d y t e r m o p a r n a t u r a l n y c h z p l a t y n ą . J e ś l i z n a n e s ą s i ł y t e r m o a l e k t r y c z n e E, - i Et, t> d l a t e r m o p a r
A- r ( t , t o > t 0 :
u t w o r z o n y c h z m e t a l u A i p l a t y n y P o r a z m e t a l u B i p l a t y n y P p r z y t e m p e r a t u r z e s t y k u t i t e m p e r a t u r z e z im nych końców t Q, t o s i ł ę t e r m o e l e k t r y c z n ą E, „ og niw a t e r m o e l e k t r y c z n e -
- B ( t , v
68______________________________ J e r z y S z y r a j e w . t l i r o s ław B ł a s z c z a k
Z a g a d n ie n i e p r z y d a t n o ś c i p o m ia r u t e m p e r a t u r y . . » 69 go u tw o r z o n e g o z m e t a l i A i B, m o ż n a - o b l i c z y ć z a pomocą wzoru s
M t , V ‘ V r ( t , V • V ( , )
J e s t on ważny w p r z y p a d k u , g d y oba m e t a l e A i B z a j m u j ą t a k i e m i e j s c a w s z e r e g u t e r m o e l e k t r y c z n y m , ż e i c h z n a k i w zglądem me
t a l u o d n i e s i e n i a (w tym p r z y p a d k u p l a t y n y ) s ą z g o d n e . \? p r z y padku n i e z g o d n o ś c i znaków, s i ł ą t e r m o e l e k t r y c z n ą można w y l i c z y ć ze w z o ru :
EA- B( t , V ' M t , V + M t , V (2>
U r z ą d z e n i e s ł u ż ą c e do w y z n a c z a n i a c h a r a k t e r y s t y k E^_p =
= f ( t , t Q) o r a z = f ( t , t Q) p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t y c z n i e n a r y s u n k u 3 . U s p e c j a l n i e do t e g o c e l u zbudowanym g r z e j n i k u opo
rowym 1 , u m i e s z c z o n a j e s t w zo rcow ana e l e k t r o d a 2 ( n a r z ą d z i e , w z g l ę d n i e p r ą t b a d a n e g o m a t e r i a ł u ) o r a z do J e j c z o ł a d o c i ś n i ę t a j e s t , z s i ł ą o k o ł o 100 G, s p o i n a t e r m o p a r y P t - P t B h 3 o do
k ł a d n i e z n a n e j c h a r a k t e r y s t y c e - p t _ p tRli = f ( t , t Q) . Zimna s p o i n a m e t a l u b a d a n e g o c h ł o d z o n a j e s t s t r u m i e n i e m wody p r z e p ł y w a j ą c e j p r z e z z b i o r n i c z e k 4 . Bo m i e r z e n i a t e m p e r a t u r y wody do
p ł y w a j ą c e j i o d p ł y w a j ą c e j s ł u ż ą t e r m o m e t r y 5 i 6 . R e j e s t r a c j i s i ł t e r m o e l e k t r y c z n y c h d o k o n u j e s i ę p r z y pomocy s a m o p i s z ą c e g o k o m p e n s a t o r a e l e k t r o n i c z n e g o 7 . J e d e n z j e g o k a n a łó w p o d ł ą c z o ny j e s t w obwód t e r m o p a r y w z o rc o w e j 3 , d r u g i z a ś w obwód t e r mopary j a k i t w o r z y e l e k t r o d a 2 i e l e k t r o d a p l a t y n o w a t e r m o p a r y 3 .
C h a r a k t e r y s t y k ą E^_p = f ( t , t 0 ) , u s t a l o n ą p r z y pomocy o p i s a n e g o u r z ą d z e n i a , d l a j e d n e g o z g atun ków s t a l i a u t o m a t o w e j , p r z e d s t a w i a p r z y k ł a d o w o r y s . 4 . Można z a u w a ż y ć , ź e k rz y w e wy
z n a c z o n e p r z y p o d g r z e w a n i u i c h ł o d z e n i u p o k r y w a j ą s i ą z d o ś ć d u ż ą d o k ł a d n o ś c i ą . P r o c e n t o w e r ó ż n i c e s i ł y t e r m o e l e k t r y c z n e j n i e p r z e k r a c z a j ą t u p r z y 100°C w a r t o ś c i 5tf, z a ś p r z y 300°C - - 2 , 5 3 . Zgodność k r z y w y c h w y zn a c z o n y ch p r z y g r z a n i u i c h ł o —
d o p t y u
Rys. 3.
Uktad do cechowania termopar naturalnych.
Zagadnienie przydatnośol pomiaru temperatury...____________ 71
R y s 4
Charakterystyka term opary z toż o n e j z e stali
autom a touej A 10 N-A i platyny.
72 J e r z y S z y r a j e w , M ir o s ła w B ł a s z c z a k d z e n i u w s k a z u j e , ż e mimo n i e z a s t o s o w a n i a w g r z e j n i k u a t m o s f e r y o b o j ę t n e j w z a k r e s i e s to s o w a n y c h t e m p e r a t u r n i e z a c h o d z i w m i e j s c u s p o i n y g o r ą c e j t a k i e u t l e n i a n i e , k t ó r e m ogłoby w y r a ź n i e w p ły n ą ć n a w y n i k i c e c h o w a n i a . P r z y w y ż s z y c h t e m p e r a t u r a c h z a c h o d z i k o n i e c z n o ś ć s t o s o w a n i a a t m o s f e r y o b o j ę t n e j . Tak n p . w p r z y p a d k u n a r z ę d z i z e s p i e k a n y c h w ę g lik ó w , w t e m p e r a t u r z e po
w y ż e j 700°C w y s t ę p u j e u t l e n i a n i e u n i e m o ż l i w i a j ą c e przeprow ar- d z e n i e c e c h o w a n i a .
Na p o d s t a w i e c h a r a k t e r y s t y k EA_ p = f ( t , t Q) i Ep_p =
= f ( t , t Q) o r a z c h a r a k t e r y s t y k i 3P t - •Pt Eh = V » w °P ar'"
c i u o w z ó r (1 ) l u b ( 2 ) , można w y zn aczyć z a l e ż n o ś ć E. _ =
= f ( t , t Q) . Dodatkowo można j ą s p r a w d z i ć w o k r e ś l o n e j t e m p e r a t u r z e , n p . w r z ą c e j wody, l u b t o p l i w o ś c i c y n y . D la 5 c h a r a k t e r y s t y k t e r m o p a r n a t u r a l n y c h , w y z n a c z o n y c h omawianym sposobem i s k o n t r o l o w a n y c h w t e m p e r a t u r z e w r z e n i a wody - s t w i e r d z o n o , ż e r ó ż n i c e t e m p e r a t u r w y z n a c z o n y ch n a p o d s t a w i e k r z y w e j wzorco
w a n i a i p o m ia r u te rm o m e tre m r tę c io w y m n i e p r z e k r a c z a ł y 2 $ . 4 . T e m p e r a tu r y sty k o w e p r z y s k r a w a n i u s t a l i a u to m a to w y c h Celem z i l u s t r o w a n i a p r z y d a t n o ś c i p o m ia r u ś r e d n i e j t e m p e r a t u r y s t y k o w e j d l a o c e n y s k r a w a l n o ś c i z p u n k t u w i d z e n i a t r w a ł o ś c i o s t r z a , z e s t a w i o n o w y k r e ś l n i e n a r y s u n k u 5 w y n i k i u z y s k a n e w t r a k c i e b a d a ń s k r a w a l n o ś c i k i l k u s t a l i a u to m a to w y c h . S t a l e t e o r a z i c h c h a r a k t e r y s t y k ę s k r a w a l n o ś c i omówiono s z c z e g ó ło w o w r e f e r a c i e pod t y t u ł e m : " S k r a w a l n o ś ć m a r t e n o w s k i e j s t a l i a u t o m ato w e j o z w i ę k s z o n e j z a w a r t o ś c i a z o t u i o b n i ż o n e j z a w a r t o ś c i f o s f o r u " .
D la w s z y s t k i c h b a d a n y c h s t a l i i n o ż a z w ę g lik ó w s p i e k a n y c h g a t u n k u S10 u s t a l o n o p r z y pomocy o p i s a n e g o u p r z e d n i o s p o s o b u c h a r a k t e r y s t y k i = f ( t , t Q) i p r z e d s t a w i o n o j e n a r y s u n ku 6 .
A n a l i z u j ą c w y k r e s można z a u w a ż y ć , że k rzy w e w y znaczo n e d l a k a ż d e g o m a t e r i a ł u n a p o d s t a w i e d w u k r o tn e g o wzorcowania i s p ra w d z o n e punk to w o w t e m p e r a t u r z e 100°C p o s i a d a j ą b a r d z o do s i e b i e z b l i ż o n e p o ł o ż e n i e . P r z y s i l e t e r m o e l e k t r y c z n e j 4 mV r ó ż n i c e t e m p e r a t u r d l a p o s z c z e g ó l n y c h t e r m o p a r n i e p r z e k r a -
T em pe ra tu ra stykowa 500
°c400
500
200
100
a
--- y=ZO m/min
---v = 70 m/min
min 50
? 4 0
i 4
§
$ 30
' N.
<0 ZO s
!
ÍP
£
§ 10
b.
S t a l
A 'I O N - AA -iON-B 9 S 2 0 9óMnPb2S+Te 5tal MON-A A10M-B 9S20
9 S H n P iIi +TeR y s . 5.
a. Temperatura stykowa przy toczeniu z szybkością
i/=20 m/min i v~ 70 m/min b. Okres trwałości ostrza T ^mCai przy toczeniu z szybkością v~78,Z m /m in
-O
Zagadnienieprzydatnośoi pomiarutemperatury
74 Jargy Styrajew, Mlroeław Błaaaogak
tO 3
£
I
Ac:
Q>
0
1
&
■ >»
<o
f r f i / '
/v»
/
/r»7
/ % //■... /
.../f ł V '• / ż V/
...
/z
U • * / /
Y$
/ o --- i I >
N A S i O i B S i O 0 - 5 i O W e -S iO
■
A ---X ---
— 9 S Z
—
9St1nPi I
I
1 0 0 * 2 0 0 * 3 0 0 ° 4 0 0 * 5 0 0 m
temperatura L°CJ Rys. 6
Charakterystyki term opar złożonych z materiatu
noża (tjęglik spiekany SiOJ i materiatóu badanych.
Z a g a d n i e n i e p r z y d a t n o ś c i p o m ia r u t e m p e r a t u r y , 75 c z a j ą t u t a j 10$, z a ś p r z y 10 mV r ó ż n i c e t e m p e r a t u r s ą m n i e j s z e od 2$ w a r t o ś c i t e m p e r a t u r y o k r e ś l o n e j w °C. N i e d u ż e p r z e s u n i ę c i a p o s z c z e g ó l n y c h c h a r a k t e r y s t y k w zględem s i e b i e i i c h p r z e b i e g z b l i ż o n y do p r z e b i e g u l i n i o w e g o w s k a z u j ą , że w p r z y padku b a d a n y c h m a t e r i a ł ó w można by p r z y o c e n i e poró w naw o zej o g r a n i c z y ć s i ę do w y z n a c z a n i a s i ł y t e r m o e l e k t r y c z n e j w mV.
S posó b t a k i , n i e p r z e w i d u j ą c y k a ż d o ra z o w e g o c e c h o w a n i a t e r m o - p a r , z a l e c a n y j e s t d l a b a d a ń porów naw czych s k r a w a l n o ś c i s t a l i a u to m a to w y ch w i n s t r u k c j i I n s t y t u t u O b ró b k i S kraw aniem [ 1 3 ] .
P o m ia ru t e m p e r a t u r dokonywano m e to d ą j e d n o n a r z ę d z i o w ą p r z y t o c z e n i u p r ę t ó w o ś r e d n i c y 5 , 5 mm. W c z a s i e p r ó b s to s o w a n o z a l e c a n ą w i n s t r u k c j i IOS [13] s z y b k o ś ć s k r a w a n i a 20 m/min o r a z dodatko w o s z y b k o ś ć 70 m /m in . S k r a w a n ie odbyw ało s i ę b e z c h ł o d z e n i a , p r z y czym g ł ę b o k o ś ć s k r a w a n i a w y n o s i ł a 0 , 5 mm, z a ś posuw 0 , 0 3 m m /obr. J a k o m i a r o d a j n e w a r t o ś c i s i ł y t e r m o e l e k t r y c z n e j p rzyjm ow ano z w y k re s u k o m p e n s a t o r a w a r t o ś c i od
p o w i a d a j ą c e s ta n o m u s t a l o n y m . R y s. 5 a p r z e d s t a w i a ś r e d n i e w a r
t o ś c i t e m p e r a t u r s k r a w a n i a u z y s k a n e n a p o d s t a w i e 9 - k r o t n i e po
w t a r z a n y c h p r ó b d l a k a ż d e g o m a t e r i a ł u .
Na r y s . 5b z e s t a w i o n o w s k a ź n i k i t r w a ł o ś c i o s t r z a b a d a n y c h s t a l i w y z n a c z o n e d l a k r y t e r i u m s t ę p i e n i a h p = 0 , 2 mm p r z y s z y b k o ś c i s k r a w a n i a 7 8 ,2 m/min [ 1 4 ] .
P o r ó w n a n ie obu wykresów s łu p k o w y c h u w i d o c z n i o n y c h n a r y s u n k a c h 5 a i 5b w s k a z u j e , ź e m a t e r i a ł y c h a r a k t e r y z u j ą c e s i ę n i ż szym i w s k a ź n ik a m i t r w a ł o ś c i o s t r z a p o s i a d a j ą w y ż s z e w s k a ź n i k i t e m p e r a t u r y s t y k o w e j . Zauważyć je d n a k n a l e ż y , ż e mimo t e j
o g ó l n i e i s t n i e j ą c e j t u t a j t e n d e n c j i n i e można n a p o d s t a w i e w s k a ź n i k a t e m p e r a t u r y w nio sk ow ać o w i e l k o ś c i w s k a ź n i k a t r w a ł o
ś c i o s t r z a . Y.'yraźnym p r z y k ł a d e m t e g o j e s t s t a l 9S20 i s t a l t y pu 9SMnPb23, z a w i e r a j ą c a d o d a t e k t e l u r u . O bie s t a l e p o s i a d a j ą b a r d z o z n a c z n i e r ó ż n i ą c e s i ę w s k a ź n i k i t r w a ł o ś c i o s t r z a , mimo b a r d z o z b l i ż o n y c h do s i e b i e w skaźników t e m p e r a t u r y w yznaczo n y c h p r z y obu s z y b k o ś c i a c h s k r a w a n i a .
J a k o i n n y p r z y k ł a d w s k a z u j ą c y n a n i e m i a r o d a j n o ś ć o c e n y w s k a ź n i k a t r w a ł o ś c i o s t r z a n a p o d s t a w i e p o m ia r u t e m p e r a t u r y , mogą s ł u ż y ć b a d a n i a p r z e p r o w a d z o n e n a k i l k u w a r i a n t a c h s t a l i
76 Jerzy Szyrajew, Mirosław Błaszosak
min 70
?l6i
e i . “ S i
■&J‘3 30 i s
s f 2"
$ 0.
•
•
• • •
•
#>Temperaturastykowa %§L* &
o
- OO
O O
O
o
OO
S t a l M O fi) A10® Ai0(5) MONt!) M 0N& A40N& M0H(16 M o im 3 5 2 7
Zgniot 10% 2 0 % 2 5 % 1C7o 2 0 % 3 0 % 2 0 %
30 Z
Sposób uyzarwa
n ia l / /
R y s .7.
Porównanie wskaźników trwa/osci ostrza ze wskaźni
kami temperatury stykowej d la stali MOiMON.
Z a g a d n i e n i e p r z y d a t n o ś o i p o m ia r u t e m p e r a t u r y . . 77 a u to m a to w e j A10 i A10IT o r a z s t a l i 9 S 2 7 . W a r i a n t y s t a l i A10 i A10U p o c h o d z i ł y z dwóch p r ó b n y c h wytopów t y c h s t a l i i r ó ż n i ł y s i ę wzglądem s i e b i e sposo bem w y ż a r z a n i a p r z e d c i ą g n i e n i e m i w i e l k o ś c i ą z g n i o t u p r z y c i ą g n i e n i u . W yniki p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń p r z e d s t a w i o n o g r a f i c z n i e n a r y s u n k u 7 . U w id o c z n io n e n a w y k r e s i e p u n k t y o d p o w i a d a j ą w a r t o ś c i o m ś r e d n i m t e m p e r a t u r ,
o b l ic z o n y m n a p o d s t a w i e 6 - k r o t n i e p o w t a r z a n y c h p r ó b d l a k a ż d e go m a t e r i a ł u . T e m p e r a tu r y s ty k o w e o k r e ś l o n o op isa n y m u p r z e d n i o sposo bem dw unarzędziow ym , p r z y u ż y c i u n o ż a z e s t a l i SW18 o r a z n o ż a z e s p i e k a n y c h w ą g lik ó w g a tu n k u S 1 0 . Oba n o ż e p o s i a d a ł y n a s t ę p u j ą c e p a r a m e t r y g e o m e t r y c z n e o s t r z y : ^ = 12°, CC = 8^
%= 90°, 3 6 = 15°, >>= 0°, r = 0 . Pomiarów s i ł t e r m o e l e k t r y c z n y c h do ko nano p r z y s k r a w a n i u b e z c h ł o d z e n i a z s z y b k o ś c i ą s k r a w a n i a 20 m /m in , p r z y czym g ł ę b o k o ś ć s k r a w a n i a w y n o s i ł a 0 , 5 mm, z a ś posuw 0 ,0 3 m m /obr. -Tako m i a r o d a j n e w a r t o ś c i s i ł y t e r m o e l e k t r y c z n e j przyjm ow ano w a r t o ś c i o d c z y ty w a n e z w y k r e s u m i e r n i k a , o d p o w i a d a ją c e c z a s o w i s k r a w a n i a 35 s e k . T e m p e r a t u r y s t y kowe o k r e ś l a n o n a p o d s t a w i e u p r z e d n i o s p o r z ą d z o n e g o w y k r e s u d l a z a l e ż n o ś c i S CĄ 0 ~
U w id o c z n io n e n a r y s u n k u 7 w s k a ź n i k i t r w a ł o ś c i o s t r z a , o k r e ś l o n e p r z y s z y b k o ś c i s k r a w a n i a 70 m/min d l a k r y t e r i u m s t ą p i e n i a hp = 0 , 2 mm, z o s t a ł y w yznaczo ne n a p o d s t a w i e d o k ł a d n y c h b a d a ń l a b o r a t o r y j n y c h [ 1 5 ] . P r z e p r o w a d z o n o j e p r z y t o c z e n i u w z d łu ż nym n a a u t o m a c i e p r ę t ó w o ś r e d n i c y 5 mm nożem z e s t a l i s z y b k o t n ą c e j ST718 o n a s t ę p u j ą c y c h p a r a m e t r a c h g e o m e t r y c z n y c h o s t r z a :
7 = 12°, 0C= 6°, % = 90°, = 10°, r = 0 . S k r a w a n i e o dbyw ało s i ę z c h ł o d z e n i e m o l e j e m CM, p r z y c zjm g ł ę b o k o ś ć s k r a w a n i a w y n o s i ł a 1 mm, posuw 0 , 0 3 m m /obr, z a ś s z y b k o ś ć s k r a w a n i a z m i e n i a n o w z a k r e s i e od o k o ł o 67 do o k o ło 91 m /m in .
Porównując trwałości ostrza i temperatury stykowe uwidocz
nione na rysunku 7 można zauważyć niezgodność uszeregowania badanych materiałów według obu wskaźników. Tak np. wskaźniki trwałości ostrza stali A10( 3) i A10( 5) są niższe od wskaźnika
stali A 1 0 ( 1 ) , podczas gdy temperatury przy toczeniu stali
A10( 3) i A10( 5) są również niższe od temperatury wyznaczonej
dla stali A 1 0 ( 1 ) . Podobną niezgodność można zauważyć porów-
78 J e r z y S z y r a j e w , M ir o s ła w B ł a s z c z a k n u j ą c w a r i a n t y s t a l i A10IT(3) i A10N(1) o r a z w a r i a n t y s t a l i A10N(20) i A1011(16) .
P o ró w n u ją c dwa w a r i a n t y s t a l i A10N, a m i a n o w i c i e w a r i a n t A10N"(3) i A 10H (1 6), o d p o w i a d a j ą c e tem u samemu z g n i o t o w i p r z y c i ą g n i e n i u i ró żnym sposobom w y ż a r z a n i a , można b y s ą d z i ć n a p o d s t a w i e p o m ia r u t e m p e r a t u r y , ź e o b i e s t a l e p o s i a d a j ą z b l i ż o n ą do s i e b i e s k r a w a l n o ś ć . B a d a n i a w s k a ź n i k a t r w a ł o ś c i o s t r z a w y k a z a ły j e d n a k z n a c z n i e l e p s z ą s k r a w a l n o ś ć s t a l i A 10 U (16).
P o d o b n ie n i e z g o d n e z r z e c z y w i s t o ś c i ą w n i o s k i można b y wysnuć p o r ó w n u ją c s k r a w a l n o ś ć s t a l i A10(3) i A 10N (3), p o d d a n y c h t a k iem u samemu s p o s o b o w i w y ż a r z a n i a i t a k i e m u samemu z g n i o t o w i p r z y c i ą g n i e n i u . C b ie t e s t a l e ze w z g lę d u n a w s k a ź n i k t r w a ł o ś c i o s t r z a m ożna u z n a ć j a k o r ó w n o r z ę d n e , p o d c z a s g d y n a pod
s t a w i e p o m ia r u t e m p e r a t u r y s ty k o w e j n a l e ż a ł o b y o c e n i ć s t a l A10H j a k o z n a c z n i e l e p i e j s k r a w a l n ą . P o r ó w n u ją c s t a l 9S27 z e s t a l a m i A10 i A10IT można z a u w a ż y ć , że t e m p e r a t u r a w y z n a c z o n a p r z y s k r a w a n i u s t a l i 9S27 r ó w n i e ż n i e u z a s a d n i a d o s t a t e c z n i e w y so k ie g o w s k a ź n i k a t r w a ł o ś c i t e j s t a l i .
5. W nioski
Wyniki p r z e p r o w a d z o n y c h b a d a ń p o t w i e r d z i ł y zaw odność i n i e - m i a r o ć a j n o ś ć m e to d y p o m ia r u t e m p e r a t u r y s t y k o w e j d l a oceny s k r a w a l n o ś c i s t a l i a u to m a to w y ch z p u n k t u w i d z e n i a i c h wskaź
ników t r w a ł o ś c i o s t r z a .
S t a l e , k t ó r y c h w s k a ź n i k i t r w a ł o ś c i o s t r z a r ó ż n i ą s i ę z n a c z n i e m ię d z y s o b ą , mogą wykazywać t e m p e r a t u r y s ty k o w e z b l i ż o n e i o d w r o t n i e , s t a l e o z b l i ż o n y c h do s i e b i e w s k a ź n i k a c h t r w a ł o ś c i o s t r z a mogą wykazywać t e m p e r a t u r y s ty k o w e d o ś ć z n a c z n i e r ó ż n i ą c e s i ę względem s i e b i e . Mogą r ó w n i e ż z a c h o d z i ć p r z y p a d k i , gdy s t a l o m o k o r z y s t n i e j s z y c h w s k a ź n i k a c h t r w a ł o ś c i o s t r z a o d p o w ia d a ją w y ż s z e t e m p e r a t u r y s t y k o w e .
P r z y b a d a n i a c h porów naw czych s k r a w a l n o ś c i s t a l i a u t o m a t o - r y c h naw et t e g o samego g a t u n k u , n a b ł ę d n o ś ć o c e n y do konyw anej w o p a r c i u o p o m ia r y t e m p e r a t u r y s t y k o w e j mogą m ieć wpływ r ó ż ne w i e l k o ś c i z g n i o t u p r z y c i ą g n i e n i u s t a l i . Mogą t u r ó w n i e ż / r. i s t o t n y s p o s ó b wpływać r ó ż n i c e w s p o s o b i e w y ż a r z a n i a s t a l i .
Z a g a d n i e n i e p r z y d a t n o ś c i p o m ia r u t e m p e r a t u r y « » . 79 LITERATURA
[ 1 ] D a n i e l j a n A . : T i e p ł o t a i i z n o s i n s t r u m i e n t o w w p r o c e s s e r i e z a n i j a m i e t a ł ł o w . M a s z g i z , 1954»
[ 2 ] K ü s t e r s K .H . : T e m p e r a t u r e n im S c h n e i d k e i l S p a n e n d e r Werk
z e u g e . I n d u s t r i e A n z e i g e r , N r 8 9 , 1956.
[ 3 ] Lehw ald V,'. : F r a g e n d e r S c h n i t t e m p e r a t u r b e i Z e r s p a n u n g . I n d u s t r i e A n z e i g e r , N r 6 2 , 1 959.
R e i c h e l Y.'. : A b g e k ü r z t e s S t a n d z e i t e n a i t t l u n g s v e r f a h r e n f ü r S p a n g e b e r d e W e rk z e u g e. M a sc h in e n b a u B e t r i e b , N r 1 1 , 1 932.
[ 5 ] F e l d s z t a j n E . I . : M etody o p r i e d e l e n i j a o b r a b a t y w a j e m o s t i m i e t a ł ł o w . Moskwa, 1 9 4 6 .
[ 6 ] S o h a l b r o c h H . , Schaumann H . : Die S c h n i t t e m p e r a t u r beim D r e h v o rg a n g und i h r e Anwendung a l s Z e r s p a n b a r k e i t z i i f e r . V . D . I . , M arz, 1 9 3 7 .
[71 F l e c k R .s P r ü f u n g d e r Z e r s p a n b a r k e i t . I n d u s t r i e A n z e i g e r N r 8 0 , 1 9 60 .
[8] Feldsztajn E.I.S Obrabatywajemost stalej. Moskwa, 1 95 3 .
[ 9 ] S c h e p e r s A . : Z e r s p a n u n g s e i g e n s c h a f t e n b l e i h a l t i g e r und b l e i f r e i e r A u t o m a t e n s t 'ö h l e . S t a h l u . E i s e n , N r 5 / 6 , 1 9 48 . [10] P i ü f b l ä t e r d e s V e r e i n s D e u t s c h e r E i s e n h ü t t e n l e u t e STAHL-
- EISEN-PRUFBLATT : 1 1 6 0 - 5 2 , 1 1 6 1 - 5 2 , 1 1 6 2 - 5 2 , 1 1 6 4 - 5 2 , 1 1 6 6 - 5 2 , 1 1 6 8 - 5 2 , 1 1 7 8 - 5 2 .
[1 1 ] P a n k i n a E.A.: Metod dwóch r i e z c o w i jewo p r i m i e n i e n i e d l a i s s l i e d o w a n i j a p r o c e s s o w r i e z a n i j a . S t a ń k i i I n s t r u - m i e n t . N r 1 0 , 1 9 5 4 , s t r . 1 2 - 1 4 .
[1 2 ] Prowans S . : P om iary t e m p e r a t u r . FWT, 1953, s t r . 1 26.
[1 3 ] B u ł a t A . , Wolak B . : I n s t r u k c j a b a d a ń s k r a w a l n o ś c i s t a l i au to rn a to w y ch . M a t e r i a ł y I n s t r u k t a ż o w e IO S, N r 2 9 , 1 9 65 . [14] S z y r a j e w J. i i n n i : B a d a n i e s k r a w a l n o ś c i s t a l i a u t o m a t o w ej A10N o r a z a u to m a to w y c h s t a l i i m p o r to w a n y c h . Sprawoz
d a n i e z p r a c y K a t e d r y O b r ó b k i Sk ra w a n ie m P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j N B - 2 0 5 / ''5 4 - M 5 / 9 / 1 / 6 5 .
[1 5 ] S z y r a je w J . , B ł a s z c z a k M ., D ąbrowski J . : B a d a n ia wpływu t e c h n o l o g i i w y t a p i a n i a , s p o s o b u w y ż a r z a n i a o r a z s t o p n i a z g n i o t u p r z y c i ą g n i e n i u n a s k r a w a l n o ś ć s t a l i A10. S p r a w o z d a n ie z p r a c y K a t e d r y O b ró b k i Skraw aniem P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j N - 5 5/M -5 / 4 / 6 4 .
80 J e r z y S z y ra je w ^ M ir o s la w B l a s z o z a k Bonpoc nPMMEHKMOCTM H3MEFEHMH TEivHEP^TyHJ PE3aHHH flPH CUEHKM OBPaBaTUBaFïIOCTM PE3í»HHEW aBTOMaTHHX CThPER
P e 3 m m e
I Ip H B e » e H H , Ha o c h o b b h h h . T H T e p a T y p y , o d c y x a e H H H n o npw M eh h m o c t h H 3M e p eh h h T e : . i n e p a T y p H p e s a H H H j j t h H cntiT aH uft o d p a d a T U B a e M o c T H p e 3 a H n e M0 O n w caH a ycTaH OB Ka H 3roTOBJieHHaH K a$ e ,n p o ft o d p a d o T K H p e 3 a H n e M n o jiH T e x H H n e C K o r o KHCTHTyTa b r . r.nHBHue j y r a H3MepeHHft KOHTaKTHOft T e u n e p a T y p u n p n n p o a o jib H O M TOueHHH ueT O ^aM K : e c T e c T - BeHHOfl T e p M o n a p n HHCTpyMeh t —06p a f i a T U B a e M a n l e T a j i t ; e c T e c T B e H -
h oH T e p M o n a p u HHCTpyMe h t—HHCTpyMe h t t a T a n x e y cT aH O B K a r j i h
r p a j i y H p o B a H H H e c T e c T B e H H b ix T e p M o n a p . IIpMBe;neHH p e a y j i b T a T H H3-
MepeHHñ T e M n e p a T y p npw pe3aH H H HecKOJibKJtx wapOK aBTOMaTHNX CTa.ïïeii h c o n o c T a B J ie H b i c n o K a3 a T eJiH M n n 3 H O c a p e 3 u a o n p e a e J i e H H H - MH npH npOSOAbHOM TOHeHHH 3THX MaTepwaJtOB .
USABILITY OP MEASURING THE TEMPERATURE OP CUTTING POR
ASSESSMENT MACHINABILITY CP PREE-CUTTING STEELS S u m m a r y
T h i s a r t i c l e d e a l s w i t h u s a b i l i t y o f m e a s u r i n g t h e t e m p e r a - t u r e o f c u t t i n g f o r i n v e s t i g a t i o n t h e m a c h i n a b i l i t y . I t i s b a s e d on a d e q u a t e l i t e r a t u r e . I t d e s c r i b e s t h e i n s t a l l a t i o n f o r m e a s u r i n g c o n t a c t t a n p e r a t u r e o f c u t t i n g i n t h e t u r n i n g b y means o f o n e - t o o l and t w o - t o o l m eth o d s a s w e l l a s a n i n s t a l l a t i o n f o r m arked t h e r m o c o u p l e s . The a r t i c l e p r e s e n t s t h e t e m p e r a t u r e s o f c u t t i n g f o r some t y p e s f r e e - c u t t i n g s t e e l s and c o m p a re s i n d i c e s cf t h e s e s t e e l s w i t h t o o l l i f e .
