Teplo řezání, tepelná bilance, studium tepelných jevů

 

Teplo řezání, tepelná bilance, studium tepelných jevů

·       Teplo a teplota řezání
Většina dodané energie vynaložené na odebírání třísky se přemění v teplo. Teplota má nepříznivý vliv na opotřebení nástroje, na přesnost obrábění a na jakost obrobené plochy.
Během obráběcího procesu se téměř veškerá práce řezání transformuje v teplo.

Vzniklé teplo výrazně ovlivňuje řezný proces:
·       Negativně působí na řezné vlastnosti nástroje
·       Ovlivňuje mechanické vlastnosti obráběného materiálu
·       Ovlivňuje pěchování a zpevňování obráběného materiálu
·       Ovlivňuje podmínky tření na čele i hřbetě nástroje

·       Teplo, které vzniká při řezném procesu

Qpe – teplo vzniklé v důsledku plastických deformacích
Qgama – teplo vzniklé v oblasti tření třísky po čele nástroje
Qalfa – teplo vzniklé v oblasti tření hřbetu nástroje po přechodové ploše obrobku


·       Vzniklé teplo je odváděno do jednotlivých prvků obráběcí soustavy

Qt – teplo odvedené třískou
Qn– teplo odvedená nástrojem
Qo– teplo odvedené obrobkem
Qpr– teplo odvedené řezným prostředím

·       Rovnice tepelné bilance


V teplo se přeměňuje téměř veškerá práce vynaložená na proces řezání, s výjimkou práce pružných deformací a práce utajené (spotřebovaná na deformaci mřížky a vytvoření nových povrchů)- do 5%, nejčastěji max 2% celkové práce řezání. Zbytek, tj. min 98%, se transformuje v teplo.
Celkové množství tepla Q vznikající za sekundu při obrábění:



     
Na podíl jednotlivých odváděných složek tepla řezného procesu do třísky, obrobku, nástroje a prostředí má vliv:
·       Tepelná vodivost materiálů obrobku a nástroje
·       Řezné podmínky (řezné rychlosti)
·       Řezné prostředí (způsobu chlazení a mazání)
·       Geometrie břitu řezného nástroje
Největší množství tepla vzniká v oblasti primární plastické deformace I.- rozhodující z hlediska tvorby třísky.
Oblast sekundární plastické deformace II.- v důsledku vysokého tlaku, teploty a kovově čistých povrchů dochází k adhezi mezi materiálem třísky a nástroje.
Oblast terciálních plastických deformací III.- v důsledku zaoblení břitu nástroje je část materiálu stlačována pod ostří nástroje.
Zbytková napětí:         - Tlaková- výhodné (zpevnění)
                        - tahová- zhoršují vlastnosti obrobku (trhlinky).
·       Teplota řezání
Teplota má vliv na otupení břitu. Překročením mezní teploty se sníží tvrdost břitu a narůstá opotřebení.
Teplota řezání závisí na:
·       Materiálu obrobku, řezném matriálu, geometrii nástroje, řezných podmínkách, řezném prostředí



·       Metody experimentálního studia tepelných jevů
Zaměřeny do dvou oblastí:
1.     Stanovení celkového množství tepla a podíl odvedeného tepla do jednotlivých oblastí
2.     Stanovení teploty a teplotního pole obrobku, nástroje a třísky
Metody:
·       Termoelektrický jev (termočlánky)
·       Tepelné záření (termovize, fotometrie)
·       Změna struktury (teploměrné křídya barvy)

·       Termoelektrický jev (termočlánky)- všechny stykové plochy mezi nástrojem a obrobkem
Termočlánky: přirozený         poloumělý       umělý
·       Tepelné záření (termovce, fotometrie)
·       Termokamery – bezkontaktní metoda, využívá zpracování infračerveného záření. Měření teploty povrchové vrstvy obrobku termokamerou umožňuje detailní analýzu termálních jevů.
·       Termovize – slouží ke snímání, zobrazování a vyhodnocování teplotních polí. Výhodou je možnost vybrat si ze snímku jeden či více bodů, kde lze zjistit okamžité teploty v místě řezu či zobrazit celé teplotní pole obráběcího nástroje
·       Měření pomocí teplotních indikátorů- teplotní indikátory jsou termochemické teploměry, kterými se dají určovat místa se stejnou teplotou. ( po dosažení určité teploty dochází ke změně barvy nebo skupenství)
-        Teploměrné barvy
-        Teploměrné tužky
-        Teploměrné křídy nebo vosky

·       Chlazení a mazání
Nepříznivý vliv tepla teploty lze snížit volbou vhodného prostředí. Úkolem řezného prostředí je:
-        odvádět teplo
-        Snížit tření
-        Snížit otupení nástroje
-        Zlepšit jakost obrobené plochy
-        Odvádět třísky

Komentáře