тина наблюдается для трущихся пар чугун - твердые сплавы группы ВК (рис. 9.16, б). Здесь интенсивность изнашивания с увеличением скорости относительного скольжения монотонно возрастает. Для пар чугун - сплавы группы ВТК зависимость Л (О имеет минимум при скоростях скольжения = 200...

... 300 м/мин.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ. Сопоставляя характер кривых на рис. 9.14 и рис. 9.16, можно отметить, что кривые износостойкости В (va имсют максимумы для тех скоростей скольжения, при которых интенсивность изнашивания имеет минимальные значения. Подобная взаимосвязь предопределяет также характер функциональной зависимости стойкости резца от скорости резания T{v) и позволяет предполагать, что стойкость имеет максимум при той же скорости резания, при которой достигаются максимальная износостойкость и минимальная интенсивность изнашивания трущейся пары обрабатываемый материал - инструментальный материал. Наличие такой связи позволяет путем физического моделирования явлений трения и износа, имеющих место при резании, значительно уменьшить трудоемкость экспериментальных стойкостных исследований, а также дать физическое обоснование изнашиванию инструмента при резании.

§ 9.8. современные

методы исследования

механизма

изнашивания

инструментальных

материалов

при резании

ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ. Продукты износа лезвий, изготовленных из быстрорежущих сталей и твердых сплавов, из-за крайней малости размеров обнаружить трудно. Наиболее доступный оптический метод с использованием микроскопов с любым увеличением не дает положительных результатов. Это связано с тем, что продукты износа, когда они

находятся в поле зрения микроскопа, не могут быть обнаружены среди частиц оксидов и множества следов разрушений и пластически деформированных микро- и макронеровностей на стружке и поверхности резания.

МЕТОД РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ. При применении изотопного метода требуется предварительно в пластинках твердого сплава или быстрорежушей стали создать искусственную радиоактивность. Для этого их облучают в атомных реакторах или на ускорителях элементарных частиц. В итоге такой обработки пластинок часть вольфрама, содержащегося в твердом сплаве или быстрорежущей стали, становится радиоактивным изотопом вольфрама, испускающим Р-лучи, с периодом полураспада 24 ч. Продукты износа лезвий, образующиеся в процессе резания, содержат радиоактивные (меченые) атомы изотопа вольфрама. Для их обнаружения определенное количество срезанной стружки помещают в устройство, снабженное датчиками, фиксирующими уровень радиоактивности, например счетчиками Гейгера. По общему числу импульсов счетчиков с учетом степени распада за время между активацией пластинок в атомном реакторе и моментом начала измерения расчетным способом находят общую массу продуктов износа на срезанной стружке.

На обработанных поверхностях при использовании активированных пластинок также остается некоторая часть продуктов износа, излучаюших Р-лучи. Если обработанные поверхности плотно завернуть в высокочувствительную фотопленку, то после экспонирования в течение нескольких часов на проявленной пленке потемневшие места укажут наличие и распределение активных изотопов на обработанной поверхности. Снятые таким образом авторадиограммы показывают, что у быстрорежущей стали продукты износа представляют собой сильно диспергированные частицы, равномерно распределенные по обработанной поверхности и излучаемые ими р-лучи оставляют на авторадиограмме сплошную темную полосу. Продукты износа твердых сплавов диспергированы в меньшей степени и менее плотно распределены по обрабатываемой поверхности. В зависимости от размеров частиц продуктов износа твердого сплава излучаемые ими р-лучи оставляют на авторадиограмме отдельные точки разных размеров с разной плотностью расположения. Таким образом, авторадиограммы, полученные изотопным методом, указывают на существенные различия в механизме изнашивания лезвий, выполненных из быстрорежущих сталей и твердых сплавов.

Метод радиоактивных изотопов не позво-

ляет обнаружить и оценить форму и размеры отдельно взятой частицы продуктов износа и может быть использован только для ориентировочного определения изношенной массы и зависимости ее от режимных параметров и геометрии режущей части инструмента.

МЕТОД МИКРОРЕНТГЕНОСПЕКТ-

Прибор дает изображение обследуемой площади образца размером от 165 до 330 мкм. Глубина проникновения потока электронов в обследуемый поверхностный слой достигает 1 мкм. Под действием первичных ионов с поверхности образца вылетают частицы, некоторые из которых являются ионизированны-

Рис. 9.17. Продукты износа лезвий резца из быстрорежущей стали Р18МЗК25 при обработке конструкционных сталей

РАЛЬНОГО АНАЛИЗА. Этот метод основан на использовании пучка быстрых электронов, с помощью которого можно обнаружить и обследовать продукты износа инструментального материала лезвий на прирезцовой стороне стружки, а также на поверхности резания и обработанной поверхности. Анализ ведется на предназначенных для этого электронно-оптических приборах - микрозондах, разрешающая способность которых составляет около 1 мкм. Ниже приведены результаты качественного и количественного анализа стружки, поверхности резания и обработанной поверхности, полученные на микрозонде М5-46-Сатеса . Микрозонд этого типа представляет систему, совмещающую масс-спектрометр и электронный микроскоп. Принцип его работы основан на бомбардировке поверхности образца пучком электронов, а также ионов различных элементов с энергией 10 кэВ.

ми атомами или группами атомов элементов, содержащихся в поверхностном слое образца. Эти вторичные ионы проходят через электростатические линзы, ускоряются и фокусируются в пучок. Пучок вторичных ионов несет реальное изображение, образованное всеми типами ионов, вылетающих с бомбардируемой поверхности образца. Сфокусированный пучок разделяется в масс-спектрометре на отдельные элементарные изображения, каждое из которых соответствует ионам отдельных элементов. Отдельное ионное изображение подается на катод преобразователя, где преобразуется в электронное изображение, проецируемое на экран и на регистрирующую фотопленку. Регулируя настройку масс-спектрометра, можно последовательно наблюдать и фиксировать на пленку картину распределения искомого химического элемента на сканированной поверхности образца.

Микрозонд M5-46-Cameca позволяет проводить качественный анализ поверхности образцов в характеристических излучениях Z-tx-W; К-Со; K-Ti; K -Fe с увеличением X 1250.

КЛЧЕСТВЬННЫЙ АН.ЛЛИЗ ПРОДУК ТОВ ИЗНОСА ЛЕЗВИЙ. Микрофотографии на рис. 9.17 сняты по методике д-ра техн.

режущей стали Р18МЗК25, которой был оснащен резец. Присутствие кобальта на прирезцовой стороне стружки, следовательно, будет говорить о наличии на ней продуктов износа материала лезвия.

Микрофотографии тех же участков образцов, снятые в характеристическом излучении КггСо, представлены в нижнем ряду. Свет-

рис. 9.18. продукты износа гт;)ьия р:улца из быстрорежущей стели p10msk2s при точении столи 18х 6а с р:;зйычи скоростями резония

наук В. Д. Кальнера на микрозонде М5-46-Сатеса с прирезцовой стороны стружек, срезанных с заготовок из стали 45 (о), стали 18ХНВА (б) титанового сплава ВТЗ-1 (в) и нержавеющей стали 12Х18Н10Т (г). Стружки были получены при резании резцом из быстрорежущей стали Р18МЗК25. Микрофотографии в верхнем ряду сняты в поглощенных электронах. На общем сером фоне вместе со следами пластически деформированного металла видны образования светлого и черного цветов. По этим микрофотографиям невозможно опознать среди образований те, которые являются продуктами износа быстрорежущей стали Р18МЗК25. Приняв во внимание химический состав обрабатываемых материалов и инструмента, можно установить, что кобальт входит в состав только быстро-

лые участки свидетельствуют о наличии кобальта. Сравнивая микрофотографии верхнего и нижнего рядов на рис. 9.17, можно выделить на них те частицы продуктов износа, которые сходны по форме и размерам и занимают одинаковое расположение. Остальные светлые и темные образования на микрофотографиях верхнего ряда продуктами износа не являются. Анализ изображений на микрофотографиях показывает также, что по своему характеру продукты износа принципиально одинаковы для всех трущихся пар, образованных быстрорежущей сталью и различными марками конструкционных сталей и сплавов.

На рис. 9.18 приведены микрофотографии, снятые с увеличением х 1250 при сканировании опорных поверхностей стружек, срезанных