" USZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a s M e c h a n i k a z . 47
1972 Nr k o l . 339
Z b i g n i e w AFFANASOWICZ I n s t y t u t Budowy Maszyn
ZUŻYCIE OSTRZY ŻE,SPIEKANYCH WĘGLIKÓW PODCZAS TOCZENIA ŻELIWA UTWARDZONEGO
S t r e s z c z e n i e . Omówiono t e c h n i k ę i w y n i k i b a d a n i a p r z e - b i e g u z u ż y w a n i a s i ę o s t r z y ze s p i e k a n y o h w ę g l i k ó w m e t a l i ! p o d o z a s s k r a w a n i a t o o z e n i e m ż e l i w a u t w a r d z o n e g o o t w a r d o ś - o i o k o ł o 480 HB. P r z e a n a l i z o w a n o s z o z e g ó ł o w o o bj a wy w y t r z y m a ł o ś c i o w e g o z u ż y o i a o s t r z a , c h a r a k t e r y s t y c z n e g o d l a z g r u b n e g o s k r a w a n i a m a t e r i a ł ó w o d u ż e j t w a r d o ś c i o r a z l o h wpływ na i n n e , w y s t e p u j ą o e r ó w n o c z e ś n i e f o r my z u ż y c i a . P o d k r e ś l o no k o n i e o z n o ś o o g r a n i c z e n i a do minimum t e j f o r my z u ż y o i a p o p r z e z d o b ó r o d p o w i e d n i e g o g a t u n k u s p i e k u 1 g e o m e t r i i o - s t r z a .
1 . Ws t ęp
O b r ó b k a t w a r d y o h ż e l i w t o o z e n i e m n a s t r ę c z a n a j c z ę ś c i e j w i e l e t r u d n o ś - o i z a k ł a d o m p r z e m y s ł o w y m, k t ó r e w y t w a r z a j ą s w o j e wyr oby mi ę d z y i n n y m i z t y o h w ł a ś n i e m a t e r i a ł ó w . Ź r ó d ł e m t r u d n o ś o i s ą z j e d n e j s t r o n y w ł a s n o ś c i m e c h a n i c z n e w s p o m n i a n y c h ż e l i w , z d r u g i e j z a ś c z y n n i k i t e o h n o l o g i o z n e t a k i e j a k : w a d l i w e w y k o n a n i e o d l e w u , n i e w ł a ś c i w i e d o b r a n y g a t u n e k s p i e k u o - r a z n i e w ł a ś o i w a g e o m e t r i a o s t r z a , z ł e l u t o w a n i e p ł y t e k i z ł a t e o h n o l o g i a o s t r z e n i a , n l e w ł a ś o i w e p a r a m e t r y s k r a w a n i a , a w r e s z o i e n a j o z ę ś o i e j z ł y s t a n o b r a b i a r e k , p o g a r s z a j ą o y s t a t y c z n ą i d y n a m i c z n ą s z t y w n o ś ó u k ł a d u . W s z y s t k o t o s p r a w i a , że o s t r z a n o ż y s z y b k o s i ę t ę p i ą , oo s t w a r z a k o n i e o z - n o ś ó o z ę s t e j i o h wymiany i r e g e n e r a o j i . Punkt e m w y j ś c i a do o p a n o w a n i a ofc- r ó b k l t w a r d y o h ż e l i w t o o z e n i e m j e s t p r z e d e w s z y s t k i m d o k ł a d n a a n a l i z a zmi an g e o m e t r y c z n y c h o s t r z a s k r a w a j ą c e g o , j a k i c h d o z n a j e ono na s k u t e k z u ż y w a n i a s i ę o r a z z a l e ż n o ś c i t y o h z mi an od s z e r e g u c z y n n i k ó w j a k : r o d z a j o b r ó b k i ( s k r a w a n i e w a r s t w y z n a s k ó r k i e m l u b b e z ) g a t u n e k m a t e r i a ł u o s t r z a , w y j ś o l o w 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 a ( po n a o s t r z e n i u ) o r a z s t a n g ł a d k o ś c i o w e g o w y k o ń o z e n i a j e g o p o w i e r z c h n i # p a r a m e t r y s k r a w a n i a i t p . D o p i e r o w o p a r c i u o t a k i e r o z e z n a n i e z a g a d n i e n i a można u s t a l i ó w ł a ś c i w e w a r u n k i p r a c y o s t r z a , k t ó r e z a p e w n i ą mu o d p o w i e d n i ą t r w a ł o ś ć , o k t ó r ą w p r a k t y - oe g ł ó w n i e c h o d z i .
P r z e d m i o t e m n i n i e j s z e g o o p r a c o w a n i a j e s t w s z e o h s t r o n n a a n a l i z a p r z e b i e gu zużywania s i ę o s t r z y ze s p i e k a n y o h w ę g l i k ó w m e t a l i p o d o z a s s k r a w a n i a ż e l i w a u t w a r d z o n e g o o t w a r d o ś o l o k o ł o 480 HB w o k r e ś l o n y c h z a k r e s a c h z mi an p a r a m e t r ó w s k r a w a n i a .
74 Z b i g n i e w A f f a n a s o w i o z
N a l e ż y p o d k r e ś l i ć , że l i t e r a t u r a s p e c j a l i s t y c z n a p o ś w i ę c a b a r d z o mał o m i e j s c a p r o b l e m o w i s k r a w a n i a t w a r d y c h ż e l i w , w tym s z o z e g ó l a i e t a k i m z a g a d n i e n i o m j a k p r z e b i e g p r o c e s u s k r a w a n i a i z u ż y w a n i a s i ę o s t r z a ( 1 ) ( 2 )
( 3 ) (4 ) .
2 . M a t e r i a ł y u ż y t e do b a d a ń o r a z w a r u n k i p r ó b
2 . 1 . M a t e r i a ł s k r a w a n y
B a d a n i a p r o o e s u z u ż y w a n i a s i ę o s t r z y ze s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w m e t a l i p r z e p r o w a d z o n o p r z y s k r a w a n i u t o c z e n i e m b e o z e k walców h u t n i c z y c h u t w a r d z o n y c h o w y m i a r a o h b e c z k i 0 6 50 x 1720 mm. S k ł a d o h e mi c z n y m a t e r i a ł u t y o h wal ców o k r e ś l o n y g r a n i c z n y m i z a w a r t o ś c i a m i p o s z o z e g ó l n y o h p i e r w i a s t k ó w p r z e d s t a w i a ł s i ę n a s t ę p u j ą o o :
3 , 1 2 - 3, 4 6 % C; 0 , 2 2 0 , 49% Mn; 0 , 4 6 - 0 , 6 3 % S i ; 0 , 4 0 - 0 , 4 8 % P# 0 , 0 2 4 - 0 , 06% S f 0 , 0 3 - 0 , 1 9 % C r ; 0 , 0 0 - O,'59% Ni # 0 , 0 9 - 0 , 3 1 % Mo.
T wa r d o ś ć w a r s t wy u t w a r d z o n e j b e c z k i , u z y s k a n e j w w y n i k u s z y b k i e g o o h ł o - d z e n i a p ł y n n e g o m e t a l u p r z e z m e t a l o w ą k o k i l ę , m i e r z o n o a p a r a t e m B r i n e l l a na p r ó b k a c h o d c i ę t y c h z obu końców b e c z k i w a l c a . P r z e c i ę t n a t w a r d o ś ó t e j w a r s t w y d l a 43 w a l c ó w , m i e r z o n a w o d l e g ł o ś c i 5 mm od p o w i e r z o h n i z e w n ę t r z n e j u t w a r d z e n i a , w y n o s i ł a 4 7 7 , 5 - 1 7 , 5 kG/mm2 .
S t r u k t u r a omawi anego ż e l i w a j e s t s t r u k t u r ą l e d e b u r y t y o z n ą z a w i e r a j ą o ą . ł ą c z n i e 3 9 , 4 do 4 5 , 8 % c e m e n t y t u .
Z i a r n i s t o ś ć s k ł a d n i k ó w s t r u k t u r a l n y c h w w a r s t w i e u t w a r d z o n e j j e s t n i e j e d n o l i t a . W s t r e f i e p r z y p o w i e r z c h n i o w e j o g r u b o ś c i 2 , 5 do 3 mm z a z n a c z a s i ę s z c z e g ó l n i e d u ż a d r o b n o z i a r n i s t o ś ć , n a t o m i a s t p o n i ż e j t e j strerĘy z i a r n a s t r u k t u r y
3ą
z n a o z n i e w i ę k s z e . T e e f e k t ysą
w y n i k i e m różnej szybkośoi 3 t y g n i ę - o i a p ł y n n e g o m e t a l u w z a l e ż n o ś o i od o d l e g ł o ś c i od ś c i a n m e t a l o w e j k o k i l i .P o w i e r z c h n i e w a r s t wy u t w a r d z o n e j , z a l e ż n i e od j a k o ś o i o d l e w u , p o s i a d a ł y m n i e j l u b w i ę o e j s t r u p ó w o r a z w ż e r w y p e ł n i o n y o h ż u ż l e m .
2 . 2 . M a t e r i a ł o s t r z a
Do b a d a n i a p r o o e s u z u ż y w a n i a s i ę o s t r z a u ż y t o p ł y t e k wy kona nyc h ze s p i e k ó w w o l f r a mo w y o h H03 i H10 k r a j o w e j p r o d u k c j i . S p i e k H03 p o s i a d a j ą c y t a k i sam s k ł a d o h e mi o z n y i t a k ą samą g r a m u l a o j ę s k ł a d n i k ó w j a k s p i e k H10 r ó ż n i s i ę od n i e g o t y m , ź e j e s t b a r d z i e j o d p o r n y na ś c i e r a n i e p r z y pewnym o b n i ż e n i u w y t r z y m a ł o ś o l na z g i n a n i e . E f e k t t e n u z y s k u j e s i ę p r z e z s p i e k a n i e w p r ó ż n i , w w y n i k u c z e g o p o w s t a j ą pod wó j n e w ę g l i k i k o b a l t o w o - w o l f r a - mowe t y p u Cox Wy Cz o r ó ż n y c h s t o s u n k a c h s t e c h i o m e t r y o z n y o h , b ę d ą o e t z w . f a z ą V, • Fa z a t a j e s t b a r d z o t w a r d a i w ł a ś n i e j e j o b e c n o ś ć w s p i e k u H03 k s z t a ł t u j e j e g o u ż y t k o w e w ł a s n o ś c i .
Z u ż y c i e o s t r z y ze s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w . . 75
, 2 , 3 . Wa r u n k i p r ó b
P r ó b y s k r a w a n i e m p r z e p r o w a d z o n o na t o k a r c e do walców THB - 1 0 0 , j a k o t o c z e n i e w z d ł u ż n e bez c h ł o d z e n i a . Do s k r a w a n i a u ż y t o n o ż a t o k a r s k i e g o opr awkówego z m e c h a n i c z n i e mocowanymi p ł y t k a m i . T a k i e r o z w i ą z a n i e n a r z ę d z i a u ł a t w i ł o wymianę s t ę p i a n y c h o s t r z y , i c h r e g e n e r a c j ę , p o m i a r y z u ż y c i a o r a z f o t o g r a f o w a n i e . Dodat kowe u r z ą d z e n i e z a i n s t a l o w a n e na n oż u u m o ż l i w i ł o wy k onywa ni e o ł o w i a n y c h r e p l i k ż ł o b k a t w o r z ą c e g o s i ę na p o w i e r z c h n i n a t a r c i a . Ten s p o s ó b u t r w a l a n i a k s z t a ł t u ż ł o b k a j e s t wygodny i d o k ł a d n y , a p o n a d t ® d a j e on możnoś ć p o w t a r z a n i a n i e k t ó r y c h pomi arów po z a k o ń c z e n i u p r ó b s k r a w a n i a ( 5 ) . P ł y t k i s z l i f o w a n o ś c i e r n i c a m i k a r b o r u o d o w y m i , a w koń
c o w e j f a z i e o s t r z e n i a w y k a ń c z a n o ś c i e r n i c a m i z nas ypem d i a me n t o wy m. Po n a o s t r z e n i u p ł y t k i p r z y t ę p i a n o k r a w ę d ź s k r a w a j ą c ą p r z e z r ę c z n e w y k o n a n i e p i l n i k i e m ś c i e r n y m f a z k i o s z e r o k o ś c i 0 , 1 - 0 , 2 mm pod k ą t e m - 1 0 ° do - 1 5 ° .
P a r a m e t r y z u ż y c i a o s t r z a oa p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a m i e r z o n o p r z e n o ś nym m i k r o s k o p e m , u s t a w i a n y m na o b r a b i a r c e , n a t o m i a s t p a r a m e t r y ż ł o b k a t w o r z ą c e g o s i ę na p o w i e r z c h n i n a t a r o i a na g ł a d k o ś c i o m i e r z u S c h m a l t z a z r e p l i k o ł o w i a n y c h .
A n a l i z ę p r z e b i e g u z u ż y w a n i a s i ę o s t r z y ze s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w o p a r t o n a m a t e r i a l e d o ś w i a d o z a l n y m u z y s k a n y m w c z a s i e w y z n a c z a n i a k r z y w y c h z u ż y - o i a o s t r z y o o p t y m a l n e j g e o m e t r i i . P r z e d s t a w i a j ą one zmi a nę p o s z c z e g ó l n y c h p a r a m e t r ó w z u ż y c i a w c z a s i e , w f u n k c j i z m i e n n y c h p a r a m e t r ó w s k r a w a n i a . W a r u n k i w j a k i c h w y z n a c z o n o ws pomni a ne k r z y we z e s t a w i o n o w t a b l i c y :
G e o m a t r i a o s t r z a
G a t u n e k
s p i s k u T o c z e n i e z g r u b n e T o c z e n i e p ó ł w y k a ń c z a j ą c e
OC
r
A r mm OCi
A r sięH03 5 ° 10 ° .10° ' 10° 2
0 0 10° 10° 2
H10 5° 0 10° 10° 2
I a r m e t I a k r a w a n a
v m/ s e k P mm/obr
s
mm v m / s a k P nm/ o b r g meH03 0*117 -f-
0 , 2 1 0 1 , 0 2 4 0 , 1 1 7 0 , 7 2 1
H10
0 , 1 1 7
0 , 2 1 0
0 , 7 2
1 , 46
4 0 , 2 6 0 1 , 8 0
T ” 4
Ogół em wy z n a o z o n o 66 k r z y w y o h z u ż y c i a zbudowanych z ponad 500 punkt ów p o m i a r o w y c h .
76 Z b ig n i e w A f f a n a s o w i o s
R y s , 1 . P a r a m e t r y z u ż y c i a o s t r z a
k p - s z e r o k o ś ć s t a r o 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„ - d ł u g o ś ć w y k r u s z e n i a m i e r z o n a od s t r o n y p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a , g ż - g ł ę b o k o ś ć ż ł o b k a , 3± - s z e r o k o ś ć ż ł o b k a , I ż - d ł u g o ś ć ż ł o b k a , m - o d l e g ł o ś ć ś r o d k a ż ł o b k a
od k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j , r ż - k ą t n a t a r c i a na ż ł o b k u
Z u ż y c i e o s t r z y ze s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w » . 77
3 . A n a l i z a g e o m e t r y c z n y c h f o r m z u ż y w a n i a s i ę o s t r z a
P o d c z a s z g r u b n e g o i p ó ł w y k a ń c z a j ą c e g o t o c z e n i a ż e l i w a u t w a r d z o n e g o o - s t r z a ze s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w z u ż y w a j ą s i ę zar ówno na p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a j a k i na p o w i e r z c h n i n a t a r c i a , n i e z a l e ż n i e od p a r a m e t r ó w s k r a w a n i a ( r y s . 1 ) .
Z u ż y c i e na p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a ma p o s t a ó s t a r c i a , k t ó r e g o p r z e c i ę t n ą s z e r o k o ś ć w y r a ż a p a r a m e t r h p , m i e r z o n y w k i e r u n k u p r o s t o p a d ł y m do k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j . Na p o w i e r z c h n i n a t a r c i a , w p e wn e j o d l e g ł o ś c i od k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j f o r m u j e s i ę ż ł o b e k , k t ó r e g o w i e l k o ś ć o k r e ś l a j ą p a r a m e t r y g ź , s ż i l ż , a j e g o k s z t a ł t c h a r a k t e r y z u j e t z w . 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 b ę d ą o y s t o s u n k i e m g ł ę b o k o ś c i ż ł o b k a g ż do o d l e g ł o ś c i j e g o ^ ś r o d - k a , a ś o i ś l e n a j g ł ę b s z e g o m i e j s c a , od k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j m (K = Po
n a d t o o s t r z a u l e g a j ą w y k r u s z e n i o m , k t ó r y c h d ł u g o ś ć od s t r o n y p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a o k r e ś l a p a r a m e t r h^ z d e f i n i o w a n y a n a l o g i c z n i e j a k p a r a m e t r h p.
W t ym m i e j s c u n a l e ż y n a d m i e n i ć o dwóch z j a w i s k a c h t o w a r z y s z ą c y m p r o c e s o w i s k r a w a n i a ż e l i w a , m a j ą o y c h i s t o t n y wpływ na p r z e b i e g z u ż y w a n i a s i ę o s t r z a . J ednym z n i c h j e s t n a r o s t t w o r z ą c y s i ę na o s t r z u w c a ł y m z a k r e s i e s t o s o w a n y c h p a r a m e t r ó w s k r a w a n i a , a d r u g i m f or ma w i ó r a b a r d z o z b l i ż o n a do w i ó r a w s t ę g o w e g o , p r z y n a j m n i e j w j e g o p r z y n a r z ę d z i o w e j c z ę ś c i .
3 . 1 . Z u ż y c i e na p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a
P o d c z a s t o c z e n i a z g r u b n e g o w począt kowym o k r e s i e s k r a w a n i a , _ s z c z e g ó l n i e p r z y ma ł y c h s z y b k o ś c i a c h i m a ł y c h p o s u w a c h , s t a r c i e na p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a j e s t na c a ł e j s w o j e j d ł u g o ś c i g ł a d k i e 1 p o s i a d a p r z e c i ę t n i e s t a ł ą s z e r o k o ś ć . Na s k u t e k bł ę dów k s z t a ł u s k r a w a n e j b e c z k i w a l c a n a s t ę p u j e s t o s u n k o w o s z y b k o z r ó ż n i c o w a n i e t e j s z e r o k o ś c i . W p o b l i ż u w i e r z c h o ł k a o s t r z a s z e r o k o ś ć s t a r c i a , o z n a c z o n a symbolem hp j e s t m n i e j s z a i b a r d z i e j r ó w n o m i e r n a , n a t o m i a s t w s t r e f i e w y j ś o i a k r a w ę d z i o s t r z a z m a t e r i a ł u s k r a w a n e g o , s z e r o k o ś ć t a o z n a c z o n a symbolem h p[n j e s t z n a o z n i e z n a c z n i e w i ę k s z a i z r e g u ł y b a r d z o n i e r ó w n o m i e r n a ( r y s . 1 ) . Na t e j t e ż c z ę ś c i s t a r c i a n a j p r ę d z e j p o j a w i a j ą s i ę r y s y . S ą one ż ł o b i o n e p r z e d e w s z y s t k i m p r z e z wy
k r u s z o n e w o b r ę b i e k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j c z ą s t e c z k i s p i e k u o r a z z e r wa n e o z ą s t e o z k i n a r o s t u t w o r z ą c e g o s i ę na o s t r z u . P o c z ą t k o w o r y s y t e s ą c i e n k i e i p ł y t k i e , z upł ywem j e d n a k c z a s u p r a c y o s t r z a p r z e k s z t a ł c a j ą s i ę w g ł ę b o k i e b r u z d y .
O b s e r w u j ą o s t a r c i e o s t r z a na p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a można z a u w a ż y ć , że n i e k t ó r e r y s y w y b i e g a j ą d a l e k o poza J e g o o b ^ ę b . Zdani em V i e r e g g e g o [3] s ą one w y n i k i e m p ę k n i ę ć wy wo ł a n y c h n a p r ę ż e n i a m i c i e p l n y m i , j a k i e p o w s t a j ą w o s t r z u p o d c z a s s k r a w a n i a p r z e r y w a n e g o , w z g l ę d n i e s k r a w a n i a ze zmi ennym p r z e k r o j e m w a r s t w y s k r a w a n e j .
Na r y s u n k u 2 p r z e d s t a w i o n o p r z y k ł a d o w o zmi anę w i e l k o ś c i p a r a m e t r ó w z u ż y c i a h p 1 h pm w c z a s i e , p r z y s k r a w a n i u o s t r z e m ze s p a d k u H10 o o p t y m a l n e j g e o m e t r i i i p r z y s t a ł y c h p a r a m e t r a c h s k r a w a n i a . Z w y k r e s u w i d a ć , że
78 Z b ig n i e w A f f a n a s o w i o z
R y s . 2 . Zmi ana s z e r o k o ś c i s t a r o 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 i h w c z a s i e , p o d c z a s t o o z e n i a z g r u b n e g o o s t r z e m ze s p i e k u H10 p r z y s t a ł f o h
p a r a m e t r a c h s k r a w a n i a
Z u ż y c i e o s t r z ? z e s p i e k a n y oh' w ę g l i k ó w . . 79
p r z e b i e g k r z y w e j z u ż y c i a h pBJ = F ( t ) ( l i n i a b ) J e s t b a r d z i e j s t r o n y n i ż p r z e b i e g k r z y w e j h p *= F i ^ ) ( l i n i a a ) z o z e g o w y n i k a , | że p r z y t o c z e n i u z g r u b n y m p a r a m e t r h pffl J e s t p a r a m e t r e m d e o y d u j ą c y m o z u ż y c i u o s t r z a od s t r o n y p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a . Gdy p a r a m e t r t e n o s i ą g n i e o k r e ś l o n ą w a r t o ś ć (w tym p r z y p a d k u h p n = 1 mm), wśwozas n a s t ę p u j e o d p y c h a n i e n o ż a na s k u t e k w z r o s t u s i ł y p r o m i e n i o w e j , co o b j a w i a s i ę s t o p n i o w y m z m n i e j s z a n i e m s i ę g ł ę b o k o ś c i s k r a w a n i a .
P o d o z a s t o c z e n i a p ó ł w y k a ń o z a j ą o e g o z u ż y c i e na p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a , p r z e z w i ę k s z ą o z ę ś ć c z a s u p r a o y o s t r z a , c h a r a k t e r y z u j e s i ę p r z e c i ę t n i e - J e d n a k o w ą s z e r o k o ś c i ą s t a r c i a w z d ł u ż c z y n n e j k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j . P o . a z ą t - kowo p o w i e r z c h n i a s t a r c i a J e s t w z g l ę d n i e g ł a d k a , J e d n a k ż e , p o d o b n i e J a k w p r z y p a d k u t o c z e n i a z g r u b n e g o , z b i e g i e m o z a s u s k r a w a n i a na p o w i e r z c h n i t e j p o j a w i a j ą s i ę o i e n k i e r y s y , k t ś r e w końoowym o k r e s i e p r a c y o s t r z a p r z e k s z t a ł c a j ą s i ę w g ł ę b o k i e b r u z d y . W tym t e ż o k r e s i e w y s t ę p u j e pewne z r ó ż n l o o w a n i e s z e r o k o ś c i s t a r c i a na J e g o d ł u g o ś o i . Mechani zm p o w s t a w a n i a r y s J e s t w tym p r z y p a d k u t a k i sam J a k p r z y t o o z e n i u z g r u b n y m .
3 . 2 . Z u ż y c i e na p o w l e r z o h n i n a t a r c i a
Zar ówno p o d c z a s t o c z e n i a z g r u b n e g o J a k i r> ó ł wy k a ó o z a j ą c e g o na p o w l e r z o h n i n a t a r o i a o s t r z a t w o r z y s i ę ż ł o b e k ( r y s . 3 ) . P r z y t o c z e n i u , s z c z e g ó l n i e p ó ł w y k a ń o z a J ą o y m , o s ł a b i a on k r a w ę d ź o s t r z a t a k d a l e c e , że może d o p r o w a d z i ć o s t a t e o z n i e do j e j o b ł a m a n i a .
R y s . 3 . Ż ł o b e k na p o w i e r z c h n i n a t a r c i a
Na r y s u n k u 4 p r z e d s t a w i o n o p r z y k ł a d o w o s e r i ę p r o f i l ó w ś w i e t l n y c h ż ł o b ka na o s t r z u ze s p i e k u H10 w r ó ż n y c h o k r e s a o h J e g o p r a o y . P r o f i l e t e s f o t o g r a f o w a n o na g ł a d k o ś o i o m i e r z u S o h m a l t z a z odol s ków o ł o w i a n y c h ż ł o b k a s p o r z ą d z o n y o h w o z a s i e w y z n a c z a n i a k r z ywyoh z u ż y c i a . W s z y s t k i e z d j ę o i a wy
k o n a n o w s t a ł e j o d l e g ł o ś o i od w i e r z o h o ł k a o s t r z a c e l e m w y e l i m i n o w a n i a zmi an w i e l k o ś o i p a r a m e t r ó w ż ł o b k a na J e g o d ł u g o ś c i . J a k w y n i k a ze z d j ę ć , ż ł o b e k t w o r z y s i ę w p e w n e j o d l e g ł o ś o i od k r a w ę d z i s k r a w a j ą o e j , p r z y ozym mi ę d z y t ą k r a w ę d z i ą a k r a w ę d z i ą ż ł o b k a p o z o s t a j e f a z k a . W m i a r ę upł ywu o z a s u s k r a w a n i a ż ł o b e k p o g ł ę b i a s i ę i p o s z e r z a , o d l e g ł o ś ć J e g o ś r o d k a od k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j , J a k w y k a z a ł y p o m i a r y , n i e z n a c z n i e r o ś n i e , a f a z k a s t o p n i o w o s i ę z w ę ż a . Po o s i ą g n i ę o i u p r z e z p a r a m e t r y ż ł o b k a o k r e ś l o n y c h wy
m i a r ó w , a tym samym o k r e ś l o n e j w i e l k o ś c i p r z e z ś r e d n i 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^,,, n a s t ę p u j e o b ł a m a n i a k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j , co u n i e m o ż l i w i a
8 0 __________________________________________________________ Z b i g n i e w A f f a n a s ow i o z
0»07i>
0 , 4 ; * 5
Z d j ę c i a *}■
konano w
miejscu
.teruassania k r a w ę d z i Parametry skrawania n Q »:<*; m/&4£i g-2 msn
p=1,46 mm/obr
» » p ó ł c a y n - n ik k s e ta ł- t u ż bobka
R y s . A. P r z e k r o j e ś w i e t l n e ż ł o b k a na p o w i e r z o h n l n a t a r o l a o s t r z a ze s p i e k u H10 w r ś ż n y o h o k r e s a o h J e g o p r a c y
Z u ż y o i e o s t r z y z e s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w . t .
d a l s z ą p r a c ę o s t r z a . W momenoie t y m , Jak: w y k a z a ł y p o m i a r y , w w i ę k s z o ś c i p r z y p a d k ó w i s t n i e j e j e s z c z e na o s t r z u f a z k a o s z e r o k o ś c i r z ę d u 0 , 1 0 do 0 , 1 3 om. P o m i a r y w y k a z a ł y t e ż , że p r z y t y o h samych p a r a m e t r a c h s k r a w a n i a i t y c h samych o z a s a o h s k r a w a n i a p a r a m e t r y ż ł o b k a s ą na o g ó ł w i ę k s z e na o - s t r z a o h ze s p i e k u H03 od p a r a m e t r ó w na o s t r z a c h ze s p i e k u H1 0 . Ró wn i e ż k s z t a ł t y ż ł o b k a w poc z ą t k o wy m o k r e s i e j e g o f o r mo w a n i a s i ę s ą u obu s p i e ków n i e o o o d m i e n n i e .
P o n i e w a ż p a r a m e t r y s k r a w a n i a w małym s t o p n i u w p ł y w a j ą na z mi a n ę w i e l k o ś c i wy mi a r u m w c z a s i e , a w z n a o z n i e wi ę k s z y m s t o p n i u na z mi a n ę wymi ar u g ^ w o z a s l e , p r z e t o g ł ę b o k o ś ó ż ł o b k a ma d e c y d u j ą c y wpływ na w l e l k o ś ó w s p ó ł c z y n n i k a k s z t a ł t u K w każdym momencie p r a o y o s t r z a . P a r a m e t r m z a l e ży p r a k t y c z n i e t y l k o od w i e l k o ś c i p o s u w u .
O b s e r w a c j e ś w i e t l n y c h p r o f i l i żł obków p o z w o l i ł y s t w i e r d z i ć , ż e s p ł y w a - j ą o y w i ó r z a ł a m u j e t y l n ą k r a w ę d ź ż ł o b k a t w o r z ą c f a z k ę , k t ó r a w końcowym o k r e s i e p r a c y o s t r z a j e s t p o c h y l o n a wz g l ę d e m p o w i e r z c h n i n a t a r c i a pod k ą t em 1 5 ° - 2 0 ° . Ś w i a d c z y t o o t y m , ż e w i ó r o p u s z o z a j ą o ż ł o b e k z m i e n i a k i e r u ne k swego s p ł y w u .
D a l s z e b a d a n i a k s z t a ł t u ż ł o b k a u j a w n i ł y , ż e j e g o wymi a r y z m i e n i a j ą s i ę w z d ł u ż c z y n n e j k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j . Na r y s u n k u 5 z e s t a w i o n o s e r i ę p r z e k r o j ó w ś w i e t l n y c h ż ł o b k a wy k o n a n ą w k i l k u p ł a s z c z y z n a o h na j e g o d ł u g o ś c i , z g o d n i e z z a ł ą o z o n y m obok s c h e m a t e m . P o m i a r y w y k a z a ł y , ż e o d l e g ł o ś ć ś r o d ka ż ł o b k a od k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j m j e s t w r ó ż n y c h m i e j s o a c h na J e g o d ł u g o ś c i p r a k t y c z n i e s t a ł a z w y j ą t k i e m c z ę ś c i ż ł o b k a zna j d u j ą o e J * s i ę w s t r e f i e w y j ś o i a o s t r z a z m a t e r i a ł u s k r a w a n e g o ( p r z e k r ó j 7 ) . W o d n i e s i e n i u do g ł ę b o k o ś c i ż ł o b k a g ż s t w i e r d z o n o , że j e s t ona z mi e n n a na d ł u g o ś o l ż ł o b k a . . P o c z y n a j ą o od w i e r z c h o ł k a o s t r z a w i e l k o ś ć t e g o p a r a m e t r u s z y b k o r o ś n i e o -
s i ą g a j ą o w p r z e k r o j u 2 maksimum po ozym, w k i e r u n k u w y j ś o i a o s t r z a z ma
t e r i a ł u s k r a w a n e g o , w o l n o m a l e j e . W podobny s p o s ó b k s z t a ł t u j ą s i ę z mi any w i e l k o ś c i w s p ó ł o z y n n i k a k s z t a ł t u ż ł o b k a K. A n a l o g i o z n e b a d a n i a p r z e p r o w a d z o n e na ż ł o b k a o h u z y s k a n y c h p r z y i n n y o h p a r a m e t r a c h s k r a w a n i a i w r ó ż - n y o h o k r e s a o h p r a o y o s t r z a d a ł y t e same w y n i k i . Tak w i ę o n a j w i ę k s z e wymi a
r y p o s i a d a ż ł o b e k w p o b l i ż u w i e r z c h o ł k a o s t r z a .
W o z a s l e s k r a w a n i a p o w i e r z c h n i a ż ł o b k a j e s t c z y n n ą p o w i e r z c h n i ą n a t a r c i a o zmi ennym w s p o s ó b c i ą g ł y k ą o i e n a t a r c i a ż ( r y s . 1 1 . Im w i ę k s z y J e s t 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 , t ym k ą t t e n j e s t o c z y w i ś o i e w i ę k s z y . P o m i a r y kąt ów T ź p r z y r ó ż n y o h w i e l k o ś o l a o h w s p ó ł c z y n n i k a K p o z w o l i ł y u - s t a l i ó z a l e ż n o ś ć l i n i o w ą :
t ż = F(K1 = C . Ka ,
w k t ó r e j w y k ł a d n i k a = 1 . Tak w i ę c z a l e ż n o ś ć p o mi ę d z y k ą t e m n a t a r c i a T ż a w s p ó ł c z y n n i k i e m k s z t a ł t u ż ł o b k a K j e s t w p r o s t p r o p o r c j o n a l n a , p r z y ozym s t a ł a C z m i e n i a s i ę w r a z z s z y b k o ś c i ą s k r a w a n i a . Wpływ g ł ę b o k o ś o i s k r a w a n i a i posuwu J e s t t u mał o uoh wy t n y ( r y s . 6 1.
82 Z b i g n i e w A f f a n a s o w i o z
¿»pisk G e o s i a t
oC s 5
0 , ^ 2 3
krawania 2 mm
R y s . 5 . Ś w i e t l n e p r z e k r o j e ż ł o b k a w z d ł u ż o z y n a e j d ł u g o ś o i k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j
84 Z b i g n i e w A f f a a a ą o w l o z
O b s e r w a o J e p o w i e r z c h n i żł obków w y k a z a ł y , że s ą na n i c h r y s y b i e g n ą c e od k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j w k i e r u n k u s p ł y wu w i ó r a t ó y s y t e s ą ż ł o b i o n e p r z e z c z ą s t e c z k i s p i e k u w y k r u s z a n e z k r a w ę d z i o s t r z a .
Zar ówno na p o w i e r z o h n i s t a r c i a , j a k i na p o w i e r z c h n i ż ł o b k a z a uwa ż ono l i c z n e w g ł ę b i e n i a p r z e w a ż n i e o k s z t a ł c i e ma ł y c h k r a t e r ó w , . b ę d ą c y c h p o o z ą t - k i e m o i e n k i o h r y s . J a k w y k a z a ł y b a d a n i a , k r a t e r y t e b y ł y w y n i k i e m r o z e r w a n i a ś o z e p i e ń a d h e z y j n y o h , n a t o m i a s t r y s y w y n i k i e m m i k r o s k r a w a n i a d o k o n a n e g o p r z e z wy r wa n i e w t e n s p o s ó b c z ą s t e c z k i s p i e k u .
3 . 3 . W y k r u s z e n i a
O s t r z a ze s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w m e t a l i s ą od samego p o c z ą t k u s we j p r a c y , s z c z e g ó l n i e p r z y t o c z e n i u z g r u b n y m , n a r a ż o n e na w y k r u s z e n i a , k t ó r e w tym p r z y p a d k u w znacznym s t o p n i u o k r e ś l a j ą i o h m o ż l i w o ś c i s k r a w a n e . Wy k r u s z e n i a t e p o w s t a j ą pod wpływem p r z y p a d k o w y c h i mpul s ów wywoł anych n i e j e d n o r o d nymi w ł a s n o ś c i a m i m a t e r i a ł u w a r s t wy s k r a w a n e j o r a z u k r y t y c h wad m a t e r i a ł u o s t r z a . D a j ą one w i d o c z n y u b y t e k j e g o m a t e r i a ł u , g ł ó w n i e od s t r o n y p o w i e r z o h n i p r z y ł o ż e n i a i p o wo d u j ą z mi a n ę warunków p r a o y o s t r z a w tym m i e j s c u . W y k r u s z e n i a b y w a j ą p ł y t k i e ( p o w i e r z c h n i o w e ) l u b g ł b o k i e , a p o w i e r z c h n i e wyyw s z o r s t k i e l u b g ł a d k i e , c z ę s t o o c h a r a k t e r z e p r z e ł o m u z m ę c z e n i o w e g o . P r z y k ł a d y t y p o w y c h w y k r u s z e ń o s t r z a , po 10 minutowym s k r a w a n i u w i e r z c h n i e j w a r s t w y u t w a r d z e n i a . p r z e d s t a w i a r y s u n e k 7 .
R y s . 7 . W y k r u s z e n i a o s t r z a p o w s t a ł e p o d o z a s z g r u b n e g o t o o z e n i a w a r s t wy u - t w a r d z o n e j
R y s . 8 . Wpływ w y k r u s z e n i a k r a w ę d z i s k r a w a j ą o e j u a k s z t a ł t ż ł o b k a
Na p o d s t a w i e l i c z n y c h p r ó b s t w i e r d z o n o , ż e o h a r a k t e r p o w s t a j ą o y o h wy
k r u s z e ń j e s t z u p e ł n i e p r z y p a d k o w y 1 n i e można go w i ą z a ć z wa r u n k a mi s k r a -
Z u ż y o l e o s t r z y z e s p l e k a n y o h w ę g l i k ó w . . »
w a o l a a n i f a k t u r ą p o w i e r z c h n i o d l e w u . W y k r u s z e n i e o s t r z a p r o w a d z i do z a l a ny k s z t a ł t u ż ł o b k a t w o r z ą c e g o s i ę na p o w i e r z o h . n l n a t a r c i a ( r y s . 8 ) J I m i e j - s o u w y k r u s z e n i a ż ł o b e k p r z e s t a j e s i ę p o s z e r z a ć i p o g ł ę b i a ć , n a t o m i a s t wy
r a ź n i e p o w i ę k s z a s i ę po obu J e g o s t r o n a c h . D z i e j e s i ę t a k d l a t e g o , ż e wy
k r u s z e n i e z m i e n i a k s z t a ł t k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j o r a z g e o m e t r i ę o s t r z a w t ym m i e j s c u . W y k r u s z e n i e d z i e l i w i ć r na dwi e c z ę ś c i , z k t ó r y o h k a ż d a s p ł y wa w k i e r u n k u pokazanym na r y s u n k u . Na p o d s t a w i e l i o z n y o h p r ć b s k r a w a n i a z a o b s e r w o w a n o , ż e w y k r u s z e n i a p ł y t k i e ( p o w i e r z o h n i o w e ) o d ł u g o ś c i < h^
w z g l ę d n i e h^ - < h pIn n i e w y w i e r a j ą i s t o t n e g o wpływu na s z e r o k o ś ć s t a r o i a . W y k r u s z e n i a t a k i e u l e g a j ą s t o s u n k o w o s z y b k o z a g ł a d z e n i u . J e ż e l i w y k r u s z e
n i a , o k t ó r y o h mowa, s ą g ł ę b o k i e , wówozas z b i e g i e m o z a s u s k r a w a n i a p o w i ę k s z a j ą s i ę g ł ó w n i e w k i e r u n k u r u c h u m a t e r i a ł u s k r a w a n e g o i tym samym w
s p o s ó b i s t o t n y w p ł y w a j ą na w a r t o ś ć I s z e r o k o ś o i s t a r o i a h p l u b h p B« J e ś l U d ł u g o ś ć w y k r u s z e n i a z a r ó w n o p ł y t k i e g o J a k i g ł ę b o k i e g o h w J> hp w z g l ę d n i e h w > h p B* t o w y k r u s z e n i e t a k i e p r z y c z y n i a s i ę do w y d a t n e g o p o w i ę k s z e n i a
s t a r o i a w tym m i e j s c u , c o p o k a z a n o na r y s u n k u 9 .
4* W n i o s k i
Z u ż y wa n i e s i ę o s t r z y ze s p i e k a n y c h w ę g l i k ó w p o d c z a s s k r a w a n i a ż e l i w a u t w a r d z o n e g o , z a r ó wn o od s t r o n y p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a , J a k i p o w i e r z o f a n i n a t a r c i a , J e s t z j a w i s k i e m wysooe n i e k o r z y s t n y m tym b a r d z i e j , że w o h o - d z ą J e s z o z e d o d a t k o w o w g r ę w y k r u s z e n i a k r a w ę d z i s k r a w a j ą c e j , k t ó r e c z ę s t o k r o ć , s z c z e g ó l n i e p r z y t o c z e n i u z g r u b n y m , l i m i t u j ą m o ż l i w o ś c i s k r a w n e o s t r z a .
Wzaj emne p o ł o ż e n i e k r z y w y c h z u ż y c i a w y z n a c z o n y c h d l a t o c z e n i a z g r u b n e go 1 p ó ł w y k a ń o z a j ą c e g o o r a z o s t r z y ze s p i e k u H03 i H1 0 , n i e omawi anyc h s z o z e g ó ł o w o w t ym a r t y k u l e , ś w i a d c z y o t y m , że i n t e n s y w n o ś ć , z J a k ą p r z e b i e g a z mi a n a d a n e g o p a r a m e t r u w o z a s l e , z a l e ż y n i e t y l k o od p a r a m e t r ó w s k r a w a n i a , a l e r ó w n i e ż od g a t u n k u s p i e k u . U k ł a d l i n i i w s k a z u j e , że s p i e k
86 Z b i g n i e w A f f a n a s o w i o z
H03 j e s t b a r d z i e j o d p o r n y na z u ż y c i e od s t r o n y p o w i e r z c h n i p r z y ł o ż e n i a n i ż s p i e k H10, k t ó r y z k o l e i , w z a k r e s i e s z y b k o ś c i V < 0 , 2 1 m / s e k , p r z e w y ż s z a s p i e k H03 o d p o r n o ś c i ą na z u ż y c i e w f o r m i e ż ł o b k a na p o w i e r z o h n i na
t a r c i a « Oba g a t u n k i s p i e k ó w można j e d n a k u z n a ó p r a k t y o z n i e na r ó w n o r z ę d ne p r z y t o c z e n i u p ó ł w y k a ó o z a j ą o y m , n a t o m i a s t do o b r ó b k i z g r u b n e j z d e o y d o - w a n i e l e p s z y j e s t s p i e k H1 0 , j a k o b a r d z i e j o d p o r n y na w y k r u s z a n i e .
D a l s z a a n a l i z a k r z y w y o h z u ż y o i a , k t ó r e d l a p a r a m e t r u h p m a j ą p r z e b i e g z g o d n y z o h a r a k t e r e m k r z y w e j L o r e n z a , n a t o m i a s t d l a p a r a m e t r u K^r p r z e b i e g w z n o s z ą c y s i ę , n i e p o z w a l a j ą c y j e d n a k na w y r ó ż n i e n i e ż a d n y c h c h a r a k t e r y s t y c z n y c h e t a p ó w w k s z t a ł t o w a n i u s i ę ż ł o b k a , p o z w o l i ł a na u s t a l e n i e z a l e ż n o ś c i p a r a m e t r ó w h p . i w s p ó ł c z y n n i k a K^r od z m i e n n y c h o z y n n i k ó w . I t a k d l a o s t r z y ze s p i e k u H10:
h » C. . H 1 *30 . v 3 »70 . g 0 *90 . p 3 »30 mm
? »
y b“ l / g . l - . y » r * g ’ • V * 6 0•
Ze wzorów t y c h w y n i k a , że n a j w i ę k s z y wpływ na zmi a nę p a r a m e t r u h^ i w s p ó ł o z y n n i k a K^r ma s z y b k o ś ć s k r a w a n i a , pot e m p o s u w , o z a s s k r a w a n i a , a w r e s z c i e g ł ę b o k o ś ć .
U d z i a ł w y k r u s z e ń w p r o o e s i e z u ż y w a n i a s i ę o s t r z y można w pewnym z a k r e s i e o g r a n i o z y ó p o p r z e z d o b r ą j a k o ś ć o d l e wu o r a z d o b ó r o d p o w i e d n i e j , d l a d a n e g o g a t u n k u s p i e k u , g e o m e t r i i o s t r z a .
LITERATURA
1 . J . BINNS - S u p e r l a t h e f o r r o l i t u r n l n g . I r o n and S t e e l E n g e n e e r 1961 n r 10
2 . R . FAI ST, B. SEMENZA - La t o r n i t u r a d e i o l l i n d r i da l a m i n a t o i o . Maoohijr ne 1962 n r 1 2 .
3 . G. VIEREGGE - Z e r s p a n n u n g d e r E l s e n w e r k s t o f f e . V e r l a g S t a h l e i s e n MRH D u s s e l d o r f 1 9 5 9 . •
4 . J . SZYRAJEW, Z b . AFFANASOWIOZ - B a d a n i a n a d dobor em e k o n o m i c z n y c h wa
r un k ó w s k r a w a n i a p r z y t o o z e n i u zgr ubnym 1' p ó ł w y k a ń c z a j ą o y m b e o z e k w a l ców h u t n i c z y o h z ż e l i w a u t w a r d z o n e g o o t w a r d o ś o i o k o ł o 4 80 HB. P r a o e K a t e d r y O b r ó b k i S k r a w a n i e m P o l i t e c h n i k i Ś l ą s k i e j - 1 9 6 5 .
5 . A . WINGARD, O. SVAHN - R e j e s t r a o j a d a n y c h p r z y p r ó b a o h z u ż y o i a o s t r z a . CJRP A n n a l e n tom X r o k 1963 z e s z y t 1 .
Z u z y o l e o s t r z y z e 3p l e k a n y o h , w g g l l k o w . . 87
fcSHOC PEKyUQi KPOkifc KB TBkPSOTO CiUTABA Ul% C BP ABUT KE PEBABLEiv.
HA T(.KAPH(.j.i CTAHKE OTBKHEHHOrO HiTyHA
P e 3 s) m e
CinncHBaBTca xoj, m pe3ynBTaTH HccjieaoBaHnii no H3HamHBaHHK> peKyiiieii xpoM- kh K3 TBgps or o cnjiaBa n pn ToueHJiH oT6ej!®HHoro s y r y H a TBepsocTBB okgxo 480 HB. HoxpoCho aHanH3npyK)TCH CKMriTOMii BKKpafflMBaHiia pexymeii kpcmkh x a p a x T e p - Hue b,jih MepHOBoii ofipaCoTKK MaTepaaJiOB bucokom TBepxocTH h hx BJinaHHe Ha Kp y r n e cAHOBpeueHHO BHCTynaxmije b h u n n3Hooa„
IIoaHepKHBaeTCH HeoOxcjiitMOCTB p e s x o r o orpaiiHueHMB. stoto Tuna n3Hcoa n y - TeM nos f i o p a cooTBeTCTByBitero c o p T a TBe p s o r o cnji aBa m reoMexpi w pesymeii KpoMKK.
THE WEAR OF TOOL POINTS MADE OF SINTERED METAL CARBIDES DURING THE TURN-CUTTING OF HARDENED CHILLED-IRON
S u m m a r y
The p a p e r d i s o u s s e s t h e t e c h n i q u e s a n d r e s u l t s o f i n v e s t i g a t i o n s c o n c e r n i n g t h e w e a r o f t o o l p o i n t s made o f s i n t e r e d m e t a l o a r h i d e s when h a r d e n e d o h i l l e d - i r o n i s b e i n g o u t by t u r n i n g , i t s h a r d n e s s a m o u n t i n g t o 480 HB.The phenomena o f t h e w e a r r e s i s t a n c e o f t o o l p o i n t s h a v e b e e n t h o r o u g h l y e x a m i n e d , a s f a r a s t h e y c h a r a c t e r i z e p a r t i c u l a r l y t h e r o u g h c u t t i n g o f m a t e r i a l o f g r e a t h a r d n e s s . E x a m i n e t was a l s o t h e i r e f f e c t on o t h e r s i m u l t a n e o u s l y o c c u r r i n g k i n d s o f w e a r . The p a p e r s t r e s s e s t h e n e c e s s i t y o f l i m i t i n g t h i s k i n d o f w e a r t o a minimum by means o f s e l e c t i n g t h e most s u i t a b l e q u a l i t y o f s i n t e r a n d most p r o p e r g e o m e t r y o f t h e t o o l p o i n t .
