Исследование процессов деформации и разрушения срезаемого слоя при резании на основе атомного подхода

Изложен атомный подход к процессам деформации и разрушению стружки при резании. Сопротивление пластической деформации срезаемого слоя зависит от типа кристаллической решетки обрабатываемого материала, его энергии дефекта упаковки и наличия примесей на границах зерен. Влияние этих факторов проявляется через виды диссипативных структур, формирующихся в процессе деформации срезаемого слоя и определяющих ее локализацию. В углеродистых сталях основной примесью является углерод, который, располагаясь на границах зерен, может способствовать их охрупчиванию. С ростом температуры диффузионная подвижность углерода возрастает, что облегчает проскальзывание зерен, увеличивает и изменяет форму стружки. Приведены результаты квантово-механических расчетов, показывающие роль примесей в процессах деформации и формирования вида стружки, а также изменение дислокационной структуры при сдвиге элемента стружки. Установлено, что постоянство сопротивления сдвигу при изменении режимов резания связано с достижением в кристаллической решетке предельной плотности дислокаций, разрывом межатомных связей и аморфизацией деформируемых объемов. Указаны пути повышения эффективности процесса резания.

Литература

[1] Васин С.А., Верещака А.С., Кушнер В.С. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 448 с.

[2] Кабалдин Ю.Г. Резание металлов в условиях адиабатического сдвига элемента стружки, Вестник машиностроения, 1995, № 7, с. 19–25.

[3] Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Шпилев А.М., Бурков А.А. Математическое моделирование самоорганизующихся процессов в технологических системах обработки резанием. Владивосток, Дальнаука, 2000. 194 с.

[4] Панин В.Е. Новая область физики твердого тела. Известия вузов. Физика, 1987, № 1, с. 3–8.

[5] Панин В.Е. Структурные уровни локализации деформации. Сб. Кооперативные деформационные процессы и локализация деформации, Киев, Наукова думка, 1989, с. 38–57.

[6] Полетика М.Ф. Влияние свойств обрабатываемого материала на процесс стружкообразования. Вестник машиностроения, 2001, № 1, с. 45–48.

[7] Колбасников Н.Г. Теория обработки металлов давлением. Сопротивление деформации и пластичность. Санкт-Петербург, Изд-во СПбГТУ, 2000. 314 с.

[8] Старков В.К. Физика и оптимизация резания материалов. Москва, Машиностроение, 2009. 640 с.

[9] Николаева Е.А. Сдвиговые механизмы пластической деформации монокристаллов. Пермь, Изд-во Пермского государственного университета, 2011. 96 с.

[10] Максимов И.Л., Сарафанов Г.Ф., Нагорных С.Н. Кинетический механизм формирования полосы скольжения в деформируемых кристаллах. Физика твердого тела, 1995, № 10, с. 3169–3178.

[11] Кабалдин Ю.Г., Серый С.В., Кретинин О.В., Лаптев И.Л., Власов Е.Е., Кузьмишина А.М. Компьютерное моделирование и исследование наноструктур в процессах обработки резанием на основе квантово-механических расчетов. Н. Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2014. 119 с.