Ma sỏt pho
1.4.3. Biến đổi cấu trỳc lớp bề mặt kim loại mà
Chỳng ta biết rằng 80% cụng trong quỏ trỡnh mài được biến thành nhiệt chỉ cú 20% năng lượng làm biến dạng mạng tinh thể. Biến đổi cấu trỳc mạng tinh thể dẫn đến xuất hiện nội ứng suất bởi vỡ chỳng gõy ra biến đổi thể tớch kim loại. Nếu như nội ứng suất vượt quỏ đại lượng bền tức thời kim loại sẽ bị phỏ huỷ, lỳc này sẽ sinh ra cỏc vết nứt khi mài [16].
Trong quỏ trỡnh mài xuất hiện hiện tượng chỏy mài do đú cần phải khống chế sinh nhiệt trong quỏ trỡnh mài. Nhiều kinh nghiệm thực tế cho thấy rằng nhiệt phỏt sinh khi mài và sau đú là khả năng gõy chỏy mài cú nguyờn nhõn trực tiếp từ lựa chọn chế độ mài, đặc tớnh kĩ thuật của đỏ và phương phỏp điều chỉnh mỏy mài.
* Biến dạng dẻo khi mài.
Kim loại và hợp kim đều cú cấu trỳc mạng tinh thể và được hỡnh thành từ một số lượng lớn cỏc hạt đa tinh thể được xếp theo những trật tự khỏc nhau về kớch thước. Chỳng liờn kết với nhau tạo thành khối rất bền vững về cơ học. Bề mặt cỏc kim loại đa tinh thể liờn kết với nhau bằng những lớp tinh thể nhỏ và khi bị phỏ huỷ cú phương rất khỏc nhau.
Khi gia cụng kim loại bằng phương phỏp cắt gọt sẽ xuất hiện biến dạng dẻo trờn lớp mỏng ở bề mặt, lan toả sang cỏc vựng lõn cận nằm dưới lớp bề mặt gia cụng. Quỏ trỡnh biến dạng dẻo phỏt sinh theo hướng trượt tức là làm dịch chuyển một lớp tinh thể này theo mặt phẳng liờn kết tinh thể nhất định nào đú. Cũng cú thể núi rằng quỏ trỡnh trượt là sự dịch chuyển của một lớp nguyờn tử này so với lớp nguyờn tử kia, dưới tỏc dụng của lực biến dạng (tức là dưới sự tỏc dụng của lực cắt).
Sự trượt bắt đầu khi xuất hiện ứng suất trượt đủ lớn để gõy trượt. Quỏ trỡnh biến dạng dẻo xẩy ra sau biến dạng đàn hồi, sức lan toả hầu như bằng tốc
độ õm thanh (với thộp khoảng 5130 m/s), nhưng để xuất hiện biến dạng dẻo đảm bảo cho cỏc hạt tinh thể dịch chuyển được cần cú nhiều thời gian hơn. Bởi vậy ở tốc độ biến dạng cao xuất hiện biến dạng dẻo cục bộ tại chỗ. Biến dạng dẻo cũng được hiểu như biến dạng giữa cỏc tinh thể, trong đú một số hạt này dịch chuyển tương đối với một số hạt khỏc. Chớnh những sự dịch chuyển này khụng lớn, nhưng cũng đủ để gõy phỏ huỷ đường biờn của hạt, cuối cựng phỏ huỷ kim loại.
Khi cắt kim loại bằng hạt mài ở lớp ngoài cựng bị kộo chảy theo hướng tỏc dụng của lực cắt. Cỏc tinh thể về cơ bản được sắp xếp theo hướng của sơ đồ mạng tinh thể, tương tự sắp xếp của cỏc hạt nhỏ theo hướng biến dạng gọi là võn kim loại. Như vậy khi biến dạng dẻo xuất hiện những hiện tượng sau:
- Thay đổi hỡnh dỏng hạt.
- Thay đổi vị trớ hạt và tạo thành võn - Hỡnh thành ứng suất dư
- Phỏt sinh sự tự phỏ huỷ bờn trong mạng tinh thể và phỏ huỷ liờn kết giữa cỏc mạng với nhau, phỏ huỷ đơn hạt
- Thay đổi tớnh chất cơ lý của lớp bề mặt.
- Khi cắt kim loại biến dạng dẻo gõy ra biến cứng lớp bề mặt do đú chi tiết trở nờn bền hơn và độ cứng tế vi được nõng cao hơn và giảm tớnh dẻo.
* Ứng suất dư lớp bề mặt.
Cỏc nghiờn cứu trước đõy đó xỏc định rằng ứng suất dư ảnh hưởng lớn đến tớnh chất sử dụng và tuổi bền của chi tiết mỏy, ảnh hưởng lớn nhất đến tuổi bền là độ cứng tế vi lớp bề mặt [2].
Yếu tố cơ bản để đỏnh giỏ tỡnh trạng lớp bề mặt là độ lớn và chiều của ứng suất mỏi bờn trong lớp kim loại. Cỏc loại ứng suất này xuất hiện trong quỏ trỡnh mài và tồn tại trờn chi tiết gia cụng. Ứng suất dư trờn lớp bề mặt xuất hiện do những nguyờn nhõn sau:
- Biến dạng dẻo khụng đồng nhất, liờn quan đến kộo cỏc thớ, sợi kim loại lớp bề mặt và phỏt sinh trong lớp này ứng suất dư nộn cú ảnh hưởng theo chiều cắt gọt.
- Chỏy lớp mỏng trờn bề mặt kốm theo xuất hiện ứng suất dư kộo
- Biến đổi pha cỏc lớp kim loại dẫn đến chỳng cú cấu trỳc khỏc nhau, cỏc lớp này cú thể tớch khỏc nhau do đú tạo ra cỏc lớp ứng suất dư cú dấu và giỏ trị khỏc nhau.
Nghiờn cứu về độ lớn và tớnh chất ứng suất dư mang một ý nghĩa lớn, nhiều nghiờn cứu đó chỉ ra rằng khi khử ứng suất dư trờn lớp bề mặt đó làm tăng bền chi tiết gia cụng và nõng cao khả năng chịu mũn. Trong quỏ trỡnh mài chọn chế độ cắt hợp lý sẽ tạo ra một lớp bề mặt cú ứng suất dư nộn làm tăng tuổi thọ chi tiết gia cụng.