MECHANICKÉ VLASTNOSTI POVRCHOVÉ VRSTVY OBROBENÉ PLOCHY

 

MECHANICKÉ VLASTNOSTI POVRCHOVÉ VRSTVY OBROBENÉ PLOCHY

V důsledku řezného procesu se v povrchové vrstvě vyskytuje:

·        Změna mechanických vlastností

·        Strukturní transformace

·        Vady

·        Zpevnění

·        Zbytková napětí

Zpevnění povrchové vrstvy- oblast primárních deformací často zasahuje pod úroveň povrchu, reálné ostří je tvořeno částí válcové plochy o poloměru 5-20μm. Vlivem zaoblení ostří je vrstva o tloušťce a stlačována a plasticky sekundárně tvářena. Po přechodu břitu stlačená vrstva vystoupí o pružnou deformaci a´.

Obr. 1 Zpevnění

Obr. 2 Minimální hodnota jmenovité tloušťky řezu, která je realizovatelná pro dané řezné podmínky

Vznik zbytkových pnutí

Nástroj- má vliv na mechanické i tepelné zatížení povrchu (geometrie nástroje, tepelná vodivost)

Obrobek- materiálové vlastnosti, zpevňovací schopnosti

Řezné prostředí- ochlazovací a mazací schopnosti snižují množství vznikajícího tepla- ovlivňuje přestup tepla to obrobku, nástroje, třísky, prostředí

Zbytková napětí v povrchové vrstvě

·        Hlavní podmínkou jejich vzniku je nerovnoměrná plastická deformace

·        Teplotní roztažnost při nerovnoměrném ohřevu nebo ochlazování

·        Strukturní změny materiálu v tuhém stavu (vznik za vysokých teplot- broušení)

·        Chemické procesy- vznik chemických sloučenin s odlišnou hustotou vlivem difúze a působení řezného prostředí

Pokud převažuje plastická deformace bez výrazného tepelného účinku, vytváří se na povrchu obrobku tlakové napětí. Při současném tepelném a mechanickém zatěžování povrchu se nejteplejší část vrstvy plasticky zužuje a při chladnutí vzniká tahové napětí.

Velké mechanické zatížení při nízkých teplotách povrchové vrstvy vzniká při hrubování- převaha plastických deformací nad teplotou- vznik tlakového pnutí.

Při obrábění na čisto vznikají vysoké teploty v povrchové vrstvě (SK 700- 1100˚C, broušení až 1200˚C). Tudíž převládá účinek teploty, při ochlazování má ohřátá vrstva tendenci zmenšovat svůj objem, spodní chladné vrstvy svůj objem nemění, tím pádem brání smršťování povrchové vrstvy a tím vzniká tahové napětí.

Obr. 3 Průběh napětí v povrchové vrstvě

Kde: a- velké smrštění (zkrácení vláken), b- vlákna jsou trvale protažena

Pnutí v povrchových vrstvách obrobku má značný vliv na vlastnosti obrobku, hlavně na mez únavy.

Tlaková pnutí- mez únavy zvyšují

Tahová pnutí- mez únavy snižují a zapříčiňují únavové trhliny a lomy.

Zjišťování zbytkových pnutí

Destruktivní- dochází ke zničení součásti (měření deformací při odstraňování vrstev materiálu)

Polodestruktivní- měření se provádí na záměrně přidané části povrchu (vyvrtávací metoda)

Nedestruktivní- nedochází ke zničení součásti ani k úpravě součásti pro měření (většina fyzikálních metod)