S e r i a » M E C H A N IK A z . 6 3 N r k o l . 5 3 7
R o m u a ld K A C P R Z Y K , O e r z y W O DECKI
DOBÓR G E O M E T R II O S T R Z A NOŻA T O K A R S K IE G O
Z W Ę G L I K Ó W S P I E K A N Y C H H I O O L A Z G R U B N E G O T O C Z E N I A B E C Z E K W A L C Ó W H U T N I C Z Y C H Z E S T A L I W A G R A F I T Y Z O W A N E G O
S t r e s z c z e n i e . W a r t y k u l e s c h a r a k t e r y z o w a n o m a t e r i a ł s k r a w a n y , p r z e d s t a w i o n o fo r m y z u ż y c i a o s t r z a n o ż a o r a z z a s t o s o w a n y program b a d a ń . W z a k o ń c z e n i u p o d a n o o p t y m a ln a g e o m e t r ię o s t r z a n o ża t o k a r s k i e g o z e s p i e k u H IO do z g r u b n e g o t o c z e n i a s t a l i w a g r a f i t y z o w a n e - g o .
1 . M a t e r i a ł o b r a b i a n y
R o zw ó j p r o d u k c j i s t a l i w a g r a f i t y z o w a n e g o , k t ó r y n a s t ę p i ł w o s t a t n i c h l a t a c h , sp o w o d o w a n y z o s t a ł J e g o k o r z y s t n y m i w ł a s n o ś c i a m i , ł ę c z ę c y m i w ł a s n o ś c i s t a l i w a z w ł a s n o ś c i a m i ż e l i w a , J a k r ó w n ie ż k o r z y s t n y m i p a r a m e t r a m i t e c h n i c z n o - e k o n o m i c z n y m i p r o c e s u w y t w a r z a n ia . P r o d u k c j a s t a l i w a g r a f l t y - z o w e n e g o p o l e g a n a o d le w a n iu s t o p u o z a w a r t o ś c i do 2 , 0 % C , a n a s t ę p n i e o b r ó b c e c i e p l n e j , w w y n ik u k t ó r e j w ę g i e l w z n a c z n y m s t o p n i u ( z w y k le o k . 5 0 % ) w y d z i e l a s i ę w p o s t a c i g r a f i t u . W ł a s n o ś c i o d l e w n i c z e s t a l i w a g r a f i t y z o w a n e g o z a l e ż ę w d u ż e j m ie r z e od s t o p n i a g r a f i t y z a c j i . W o g ó l n e j o c e n i e s ę on e l e p s z e o d w ł a s n o ś c i s t a l i w a i z b l i ż o n e do w ł a s n o ś c i o d l e w n i c z y c h ż e l i w a s f e r o i d a l n e g o . M o d y f i k o w a n i e s t a l i w a g r a f i t y z o w a n e g o p r z e p ro w a d z a s i ę w s p o s ó b k o m p le k s o w y s t o p a m i z a w i e r a j ę c y m l s f e r o i d y z a t o r y
(M g , C e , C a ) i g r a f i t y z a t o r y ( s i , A l ) , c o p o z w a la s k r ó c i ć c z a s o b r ó b k i c i e p l n e j 1 z n a c z n i e p o d w y ż s z a J e g o w ł a s n o ś c i o d l e w n i c z e i m e c h a n ic z n e .
W ł a s n o ś c i m e c h a n ic z n e s t a l i w a g r a f i t y z o w a n e g o s ę u z a l e ż n i o n e od s t r u k t u r y o s n o w y ( p e r l i t y c z n a , f e r r y t y c z n a i t p . ), p o d o b n ie j a k w z n a n y c h s t o p a c h ż e l a z a z w ę g le m . S t w i e r d z o n o , ż e c h a r a k t e r y z u j e s i ę o n o w y s o k ę w y - t r z y m a ł o ś c i ę , a o k r e ś l o n e j e g o o d m ia n y w y k a z u j ę r ó w n o c z e ś n i e d u ż ę p l a s t y c z n o ś ć , d o b r e w ł a s n o ś c i ś l i z g o w e i z d o l n o ś ć t ł u m i e n i a d r g a ń . T a k i e g o s k o j a r z e n i a w y m ie n io n y c h w ł a s n o ś c i n i e o s i ę g a s i ę a n i w s t s l i w i e a n i t e ż w ż e l i w i e s f e r o l d a l n y m . D z i ę k i swym w ł a ś c i w o ś c i o m s t a l i w o g r a f i t y z o w a n e z n a j d u j e d u ż e z a s t o s o w a n i e p r z y w y t w a r z a n iu c z ę ś c i m a sz y n p r a c u j ę c y c h w c i ę ż k i c h w a r u n k a c h o b c i ę ż e n i a u d a ro w e g o i u d a r o w o - z m ę c z e n io w e g o .
P r ó b y t o c z e n i a z g r u b n e g o , m a ję c e g o n a c e l u u s t a l e n i e o p t y m a l n e j g e o m e t r i i o s t r z a , p r z e p r o w a d z o n o na b e c z k a c h w a lc ó w h u t n i c z y c h o n a s t ę p u j ę c y m s k ł a d z i e c h e m ic z n y m :
42 R . Kacprzyk, 3. Wodecki
C - 1 , 4 - l , 6 * i C r - 0 , 5 - 0 . 7 * ,
0.8*,
Mn - 0 , 5 - 0 , 7 * j Mo - 0 , 3 - 0 , 4 5 * ;
S I - 1 , 9 - 2 , 4 *
P... - 0.05*
N I . 0
,
2*.
max ’ ~ max
C e le m o t r z y m a n i a w ł a ś c i w e j e t r u k t u r y s t a l i w a , g r a f i t w y t r a c o n o w o s n o w ie m e t a l i c z n e j d o d a j ą c do p i e c a C a - S i w i l o ś c i l i c z o n e j n a g ó r n ę z e - w a r t o ś ć S i w s t o p i e . Po o d l a n i u , w a lc e p o d d a w a n o w y ż a r z a n i u z u p e łn e m u w t e m p e r a t u r z e 9 5 0 ° C . ś r e d n i a t w a r d o ś ć b e c z e k w a lc ó w z m ie r z o n a n a g ł ę b o k o ś c i 15 mm w y n o s i 3 1 3 HB.
O b s e r w a c j e z g ł a d u m e t a l o g r a f i c z n e g o w y k a z a ł y , ż e s t a l i w o g r a f i t y z o - w a n e , z k t ó r e g o w y k o n a n e s ę w a lc e , z a w ie r a c z ę ś ć w ę g la w p o s t a c i w y
d z i e l e ń g r a f i t u z o w a l iz o w a n e g o l u b z w a r t e g o , r o z ł o ż o n y c h w m e t a l i c z n e j o s n o w ie p e r l i t y c z n e j l u b p e r l i t y c z - n o - b a l n i t y c z n e j . C z ę ś ć w ę g la w y d z i e l o n a j e s t w f o r m ie c e m e n t y t u d r u g o - r z ę d o w e g o . S t r u k t u r a m a t e r i a ł u b e c z k i p r z e d s t a w i o n a j e s t na r y s . 1.
W y t r z y m a ło ś ć na r o z c i ę g a n i e s t a - 5 0 0 - 7 0 0 R y s . 1. S t r u k t u r a m a t e r i a ł u b e c z
k i ze s t a l i w a g r a f i t y z o w a n e g o l l w a g r a f i t y z o w a n e g o w y n o s i
MN/m , u d a r n o ś ć z b a d a n a o na p r ó b k a c h b e z k a r b u w y n o s i 0 , 3 5 - 0 , 4 5 MD/m .2
2 . T e c h n ic z n e w a r u n k i p r z e p r o w a d z e n ia p r ó b
P r ó b y s k r a w a n i a p r z e p r o w a d z o n o n a t o k a r c e do o b r ó b k i w a lc ó w t y p u T H B - 1 0 0 . ś r e d n i a w a r t o ś ć ś r e d n i c y s u r o w e j b e c z k i w y n o s i ł a O » 6 2 8 mm. W a lc e m ocow ano w u c h w y t a c h c z t e r o s z c z ę k o w y c h z a r ó w n o od s t r o n y w r z e c i o n a j a k i od s t r o n y k o n i k a . O a k o n a r z ę d z i a u ż y t o n o ż a s k ł a d a n e g o z m e c h a n ic z n ie mo
c o w a n y m i p ł y t k a m i o k s z t a ł c i e C 4 0 wg P N - 6 0 / M - 1 8 0 0 3 . Z a s t o s o w a n i e n o ż a s k ł a d a n e g o w y e lim in o w a ł o m o ż liw o ś ć p o w s t a n ia u s z k o d z e ń p ł y t e k w c z a s i e l u t o w a n i a , a t a k ż e z n a c z n i e u s p r a w n i ł o w ym ia n ę s t ę p i o n y c h p ł y t e k , i c h o s t r z e n i e 1 d o k o n y w a n ie p o m ia ró w z u ż y c i a . S z l i f o w a n i e p ł y t e k o d b y w a ło s i ę p r z y u ż y c i u ś c i e r n i c y d ia m e n to w e j g a r n k o w e j o s p o i w i e ż y w ic z n y m S 3 1 0 0 1 0 0 x 1 0 x 2 x 20 6 3 / 5 0 5 0 8 na u n i w e r s a l n e j s z l i f i e r c e n a r z ę d z i o w e j .
O p r ó c z p o w i e r z c h n i n a t a r c i a i p r z y ł o ż e n i a s z l i f o w a n o d w ie p o w i e r z c h n i e o p o ro w e k a ż d e j p ł y t k i , w c e l u z a p e w n ie n ia J e j d o b r e g o p rz y le g a n ia do g n i a z da w o p r a w c e . P o ż ę d a n e k ę t y “y i GtQ u z y s k a n o p r z e z o d p o w ie d n ie u s t a w i e n i e p ł y t k i w c z a s i e o s t r z e n i a . K ę t X o t r z y m a n o p r z e z s k r ę c e n i e n o ż a w l m a k u , n a t o m i a s t k ę t X p r z e z z a s t o s o w a n i e o d p o w ie d n ie j p o d k ł a d k i u - m ie s z c z o n e j pod p ł y t k ę . W c e l u z a b e z p i e c z e n i a k r a w ę d z i s k r a w a j ę c e j p r z e d w y k r u s z e n ie m , n a p ł y t k a c h u ż y w a n y c h d o o b r ó b k i z g r u b n e j w y k o n y w a n o ś c i n
R y s . 2 . C h a r a k t e r y s t y c z n e fo rm y z u ż y c i a o s t r z a n o ż a
1. ś r e d n i a w y s o k o ś ć s t a r c i a na p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a - h p . 2. M a k s y m a ln a w y s o k o ś ć s t a r c i a - h pm*
3 . W y s o k o ś ć w y k r u s z a ć m ie r z o n a n a p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a - h w i n a p o w i e r z c h n i n a t a r c i a - h -wn _
4 . W s p ó ł c z y n n i k k s z t a ł t u ż ł o b k a k • —
ż
,g d z i e :
g ż - g ł ę b o k o ś ć ż ł o b k a
m - o d l e g ł o ś ć n a j g ł ę b s z e g o m i e j s c a ż ł o b k a o d k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j . W y s o k o ś ć s t a r c i a h p i h pB o r a z w y s o k o ś ć w y k r u s z a ć h w m ie r z o n o za pom ocę m ik r o s k o p u w a r s z t a t o w e g o z o d c z y t e m c y fr o w y m , z d o k ł a d n o ś c i ą o d c z y t u 0 , 0 0 1 mm. S z e r o k o ś ć , g ł ę b o k o ś ć i o d l e g ł o ś ć ś r o d k a ż ł o b k a o d k r a w ę -
o
s z e r o k o ś c i 0 , 2 mm p o d kątem 4 5 ° w s t o s u n k u do p ł a s z c z y z n y p o d s t a w y .Z u ż y c i e o s t r z a o k r e ś l a j ą n a s t ę p u j ą c e p a r a m e t r y ( r y s . 2 ) i
44
R. Kacprzyk, 0. Wodecki
d z l s k r a w a j ę c e j m ie r z o n o p r z y p o m o c y g ł a d k o ś c l o m l e r z a dw u obiektyw o w ego f i r my Z e i s s . P o m ia ró w ż ł o b k a d o k o n a n o b e z p o ś r e d n i o na p ł y t k a c h .
□ o b o ru o p t y m a l n e j g e o m e t r i i o s t r z a p ł y t e k z e s p i e k u H 10 d l a z g r u b n e j o b r ó b k i b e c z e k w a lc ó w z e s t a l i w a g r a f i t y z o w a n e g o d o k o n a n o na d r o d z e k r ó t k o t r w a ł y c h p r ó b s k r a w a n i a p r z y z m ie n n y c h w a r t o ś c i a c h k ę tó w y o , <XQ , i i A o r a z s z y b k o ś c i s k r a w a n i a v i p o su w u p. G ł ę b o k o ś ć s k r a w a n i a p o z o s t a w i o no b e z z m ia n , p r z y j m u j ę c g = 12 mm, c o o d p o w ia d a g ł ę b o k o ś c i s t o s o w a n e j w p r z e m y ś l e . D ł u g o ś ć d r o g i s k r a w a n i a z o s t a ł a d o b r a n a w t e n s p o s ó b , a b y p o m ia r z u ż y c i a o s t r z a b y ł d o k o n y w a n y po z a k o ń c z e n i u o k r e s u w s t ę p n e g o z u ż y c i a o s t r z a .
3 . P r o g ra m b a d a ń
Do p r z e p r o w a d z e n ia o p t y m a l i z a c j i z a s t o s o w a n o p ro g r a m d y n a m ic z n y o p t y m a l i z a c j i s e k w e n c y j n e j . P o d s ta w o w ę z a s a d ę t e g o p r o g r a m u J e s t p o d z i a ł b a d a ń w p ły w u p o j e d y n c z y c h c z y n n ik ó w n a s e k w e n c j e . D la k a ż d e j s e k w e n c j i , z w y j ę t k ie m p i e r w s z e j , w a r t o ś c i c e n t r a l n e s ę u s t a l a n e s u k c e s y w n ie na p o d s t a w i e o c e n y w y n ik ó w p o m ia ró w z r e a l i z o w a n y c h w p o p r z e d n i c h s e k w e n c j a c h , z u w z g l ę d n ie n ie m p o d s ta w o w e g o c e l u b a d a ń , k t ó r y m j e s t o k r e ś l e n i e s t a n u o p
t y m a l n e g o . *
D z i ę k i z a s t o s o w a n i u t e g o p r o g r a m u u z y s k a n o z m n i e j s z e n i e l i c z b y p o m ia rów w p o r ó w n a n iu z p ro gra m e m s t a t y c z n y m , z d e t e r m in o w a n y m , k o m p le tn y m , w y- m a ga ję c ym d o k o n a n ia p r ó b w c a ł y c h z a k r e s a c h z m i e n n o ś c i w s z y s t k i c h b a d a n y c h c z y n n ik ó w .
W
p o s z c z e g ó l n y c h s e k w e n c j a c h p r o g r a m u badano k o l e j n o w p ływ k ę tó w , 0Co , Je i A . D l a p i e r w s z e j s e k w e n c j i , w k t ó r e j b a d a n o w pływ k ę t a -Jf , u s t a l o n o n a s t ę p u j ę c e w a r t o ś c i c e n t r a l n e iac0 - 4 ° , ae ■ 4 5 ° , A - o °
O p t y m a ln a w a r t o ś ć k ę t a -jf , w y z n a c z o n a w p i e r w s z e j s e k w e n c j i , ł ę c z n i e z w a r t o ś c i a m i k ę tó w 36 = 4 5 ° i A ■ 0 ° s t a n o w i ł y w a r t o ś c i c e n t r a l n e w d r u g i e j s e k w e n c j i , p o d c z a s o p t y m a l i z a c j i k ę t a <X0 i t d .
P r o g ra m p r ó b s t o s o w a n y c h d l a d o b o r u o p t y m a l n e j g e o m e t r i i o strza ze s p i e ku H 1 0 d l a o b r ó b k i z g r u b n e j b e c z e k w a lc ó w s t a l i w n y c h p r z e d s t a w i o n o w t a b l i c y l. K a ż d ę p r ó b ę p o w t a r z a n o t r z y k r o t n i e .
4 . O m ó w ie n ie w y n ik ó w b a d a ń
W p ływ k ę tó w T o ' ^ o ' * 1 ^ na Pa r a m e t r y h p * k p r z e d s t a w i o n o na w y k r e s a c h - r y s . 3 . 2 o b s e r w a c j i p r z e b i e g u z u ż y c i a o s t r z a p o d c z a s d ł u g o t r w a ł y c h p r ó b s k r a w a n i a w y n ik a , ż e p a r a m e t r h p w w ię k s z y m s t o p n i u d e c y d u j e o z u ż y c i u o s t r z a n i ż p a r a m e t r k . D l a t e g o p r z y j ę t o u z y s k a n i e m i n i -
T a b l i c a 1
v = 1 1 , 8 } 1 5 , 8 1 2 0 , 9 [rn/min^] g = 12 [mm]
r o = ° . 3 7 ! 0 . 5 2 } 0 , 7 2 [m m /obr] r = 2 [mm]
T o
- 2 0 ° - 5 ° 0° + 5°
oc0 » 4 °
ae
= 4 5 ° A = o °6 ° 8°
% o p t * " 4 5 ° ^ ° °
96
3 0 ° vO o
O
To o p t a o o p t ®
A •
- 8 ° - 4 °
1
To o p t ^ O 0 p t * o p t
R y s . 3 . W p ływ k g tó w Y 0 < , 36 i A n a p a r a m e t r y z u ż y c ia o s t r z a i k
46 R. Kaeprzyk, 3. Wodecki
m a ln e j w a r t o ś c i h p p r z y s t a ł y c h p a r a m e t r a c h v , g , p i po je d n a kow ym c z a s i e s k r a w a n i a t J a k o p o d sta w o w e k r y t e r i u m o p t y m a l i z a c j i ,
w
p r z y p a d k u u z y s k a n i a , d l a r ó ż n y c h w i e l k o ś c i b a d a n e g o k ę t a , m in im a l n y c h w a r t o ś c i h^z b l i ż o n y c h do s i e b i e , b r a n o p o d uw agę d r u g i e k r y t e r i u m , z a k t ó r e p r z y j ę t o
08
i ę g n i ę c i e m in im a l n e j w a r t o ś c i k .Na r y s . 4 p r z e d s t a w i o n o w p ły w k ę tó w -jf0 < * i na i l o ś ć w y
k r u s z o n y c h p ł y t e k - nw , w z a l e ż n o ś c i od s z e r o k o ś c i w y k r u s z e ń . P r ó b y p r o w a d z o n o p r z y r ó ż n y c h p a r a m e t r a c h s k r a w a n i a v , g , p z z a c h o w a n ie m s t a ł e j d r o g i o s t r z a L ■ 1 6 0 ra. W y k r u s z e n i a p o d z i e l o n o n a 3 g r u p y w z a l e ż n o ś c i od w i e l k o ś c i h ^ :
-«• -<•
o° \R y s . 4 . W pływ k ę tó w X 0 < a 0 • ® i A na i l o ś ć w y k r u s z o n y c h p ł y t e k w z a l e ż n o ś c i od w y s o k o ś c i w y k r u s z e ń hw
1. 1 mm 2 . hm> 0 , 5 mm 3 . h w > 0
M i n i m a l n a i l o ś ć w y k r u s z o n y c h p ł y t e k nw b y ł a d o d a tk o w ym k r y t e r i u m , s ł u żą cym d o o p t y m a l i z a c j i g e o m e t r i i o s t r z a p o d c z a s o b r ó b k i z g r u b n e j . W a r t o ś c i hpm n i e u w z g l ę d n io n o p o d c z a s o p t y m a l i z a c j i g e o m e t r i i o s t r z a d l a o b r ó b k i z g r u b n e j , p o n ie w a ż s t w i e r d z o n o , ż e ma o n a c h a r a k t e r p r z y p a d k o w y i z a l e ż y od w i e l k o ś c i w y k r u s z e ń .
S t w i e r d z o n o , ż e w z r o s t s z y b k o ś c i s k r a w a n i a o r a z p o su w u w p ły w a na z w i ę k s z e n i e z u ż y c i a p ł y t e k p r z y s t a ł e j d ł u g o ś c i d r o g i s k r a w a n i a , a w p ływ k ę -
T o ' CC0 . * i A na z u ż y c i e p ł y t e k J e s t p o d o b n y d l a r ó ż n y c h s z y b k o ś c i 1 p o su w ó w , z m i e n i a j ą c y c h s i ę w z a k r e s i e p r z y j ę t y m w p r o g r a m ie b a d a ń . U w z g l ę d n i a j ą c p a r a m e t r y h p , k i i l o ś ć w y k r u s z o n y c h p ły te k n ^ p r z y j ę t o J a k o o p t y m a l n ą , n a s t ę p u j ą c ą g e o m e t r ię o s t r z a d l a p ł y t e k ze s p i e k u H 1 0 :
■g = C° i CC0 = 6 ° i ' 36 « 4 5 ° I A » 0°
5
r = 2 mm [ f * 0 , 2 mm,L IT E R A T U R A
[1 ] P a c h o w s k i M . : S t a l i w o s f e r o i d a l n e - now y s t o p o d l e w n i c z y . M e t a lo z n a w s t w o i o b r ó b k a c i e p l n a n r 7 / 1 9 7 4 , s . 2 5 .
[
2
] P i a s k o w s k i 0 . i S t a l n a d e u t e k t o i d a l n a z g r a f i t e m k u lk o w y m . P r z e g lą d Mec h a n i c z n y n r 1 3 / 1 9 7 1 , s . 3 9 4 .
[
3
] P o l a ń s k i Z . : P o d s t a w y m e t o d y k i b a d a ń d o ś w i a d c z a l n y c h . P IO S M a t e r i a ł y I n s t r u k t a ż o w e n r 1 1 2 . K ra k ó w 1 9 7 4 .nOflEOP TEOMEIPHH TOKAPHOrO PE3I1A H3 TBfiPAOrO CIUIABA H10 HJIH ^EPHOBOrO TOHEHHH EOHEK METAJIJiyPrHHECKffli BAJIKOB H3 rPA4?HTH3HPOBAHHOrO CTAJIbHOrO JIHThfl
P e 3 B M e
B oT aT be jia e T c a x a p a K T e p a c T H K a o 6 p a Ó a T H B a e n o ro u a ie p n a z a , npe flciaBjiaioTcH
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4 8 _______________________________________________________________ R . K a c p r z y k , 0 . Vtfodecki V*
S E L E C T IN G THE TOOL GEOMETRY OF A LAT H E TOOL MADE FROM S IN T E R E D C A R B ID E S H IO FOR ROUGH T U R N IN G THE R O L L S OF G R A P H IT IZ A T E D C A S T S T E E L
S u m m a r y
T h e r e h a s b ee n c h a r a c t e r i z e d t h e m a t e r i a l f o r c u t t i n g . T h e f o r m s f o r t o o l w e a r 8 n d t h o i n v e s t i g a t i o n p ro g r a m a p p l i e d h e r e h a v e b e e n p r e s e n c e d . I n t h e c o n c l u s i o n t h e o p tim u m g e o m e t r y o f a l a t h e t o o l from s i n t e r e d c a r b i d e s H IO f o r r o u g h t u r n i n g t h e g r a p h i t i z a t e d c a s t s t e e l h a s b ee n g i v e n .
