a Đường đẳng nhiệt
1.4.2 Bản chất vật lý của sự mài mịn dao
Mặc dù mài mịn của dụng cụ cắt là chỉ tiêu quan trọng của khả năng làm việc của dụng cụ, nhưng bản chất vật lý của mài mịn vẫn chưa được nghiên cứu sâu do tính phức tạp của quá trình tiếp xúc xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao. Cĩ nhiều giả thuyết giải thích bản chất vật lý của sự mài mịn dụng cụ. Theo các giả thuyết này thì các nguyên nhân chính gây ra mịn các bề mặt tiếp xúc của dụng cụ là:
a) Tác động hạt mài do vật liệu gia cơng gây ra (gọi là mịn hạt mài). b) Tác động qua lại của giữa vật liệu dụng cụ và vật liệu gia cơng (mịn tiếp xúc).
c) Sự khuyếch tán của vật liệu dụng cụ vào vật liệu gia cơng (mịn khuyếch tán).
Luận văn thạc sĩ
Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 26
d) Các hiện tượng hĩa học xảy ra ở mặt trước và mặt sau của dao (mịn oxy hĩa).
Dướiđây ta phân tích từng trường hợp cụ thể:
- Mịn hạt mài: khi cĩ ma sát của phơi với mặt sau và ma sát của phoi với mặt trước của dao, các hạt tinh thể cứng của vật liệu gia cơng làm xước vật liệu dao và dần dần phá hủy mặt dao. Cườngđộ mịn hạt mài tăng khi lượng xêmentít (HB = 800) trong thép (vật liệu gia cơng) tăng. Lẹo dao cĩ thể làm xước bề mặt dụng cụ nhanh hơn cả vật liệu gia cơng bởiđộ cứng của lẹo dao cao hơn nhiều so với độ cứng của vật liệu gia cơng. Mịn hạt mài của dụng cụ bằng thép dụng cụ và thép giĩ nhanh hơn so với dụng cụ bằng hợp kim cứng, bởi vì dao hợp kim cứng cĩ độ cứng rất cao.
- Mịn tiếp xúc: bề mặt của phoi và mặt trước của dao khơng phải là các bề mặt cĩ độ nhẵn bĩng tuyệt đối, vì vậy chúng chỉ tiếp xúc với nhau theo các đỉnh nhấp nhơ. Điều này gây ra áp lực lớn phá vỡ các màng bị oxi hĩa, do đĩ xảy ra hiện tượng hàn nguội giữa vật liệu phoi và bề mặt dụng cụ ở các điểm tiếp xúc thực tế. Sự hàn nguội này xảy ra với xác suất lớn hơn khi nhiệt độ cắt cao. Khi phoi dịch chuyển theo bề mặt dao, tại các chỗ tiếp xúc xuất hiệnứng suất cắt và kết quả các hạt kim loạiở mặt trước của dao bị bĩc tách, cĩ nghĩa là bị mài mịn.
- Mịn khuyếch tán: nhiệt độ và biến dạng dẻo ở bề mặt tiếp xúc gây ra quá trình khuyếch tán ở vật liệu dao và vật liệu gia cơng. Trong trường hợp này khuyếch tán khơng xảy ra đối với các phân tử của liên kết hĩa học, mà khuyếch tán chỉ xảy ra đối với các phân tử riêng biệt của liên kết này. Ví dụ, các phân tử Cácbon, Vơnfram, Titan, Cơban cĩ trong thành phần của hợp kim cứng dụng cụ.
Theo quy luật phát triển của lớp khuyếch tán thì tốc độ khuyếch tán tăng nhanh ở giai đoạn đầu của quá trình khuyếch tán. Trong quá trình cắt thời gian tiếp xúc của phoi và dao xảy ra rất nhanh (% hoặc phần nghìn giây), vì vậy những phần khác nhau của vật liệu gia cơng liên tục tiếp xúc với bề mặt dụng cụ,
Luận văn thạc sĩ
Số hĩa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 27
làm cho quá trình khuyếch tán ở giai đoạn đầu tăng mạnh, gây ảnh hưởng lớnđến cườngđộ mịn của dụng cụ.
- Mịn oxy hĩa: giả thuyết về mịn oxy hĩa đượcđưa ra trên cơ sở ăn mịn của các hợp kim cứng khi chúng bị nung nĩng trong mơi trường Oxy và sự khơng thay đổi tính chất của lớp bề mặt hợp kim cứng khi chúng bị nung nĩng trong các loại khí như Acgơn, Nitơ và Gheli. Theo giả thuyết này, khi nhiệt độ cắt 700 ÷ 8000
C Oxy của khơng khí tham gia vào phản ứng hĩa học với pha của Cơban trong hợp kim cứng và Cácbít Vơnfram, Cácbít Titan. Do hợp kim cứng cĩ độ xốp lớn cho nên quá trình oxy hĩa khơng chỉ xảy ra trên các lớp bề mặt tiếp xúc của dụng cụ mà cịn ở các hạt vật liệu (hợp kim cứng) nằm sâu dưới lớp bề mặt. Sản phẩm oxy hĩa của Cơban là các ơxít Co3O4, CoO và cácbít WO3, TiO2. Độ cứng của các sản phẩm oxy hĩa thấp hơn độ cứng của hợp kim cứng khoảng 40 ÷ 60 lần. Điều này tạođiều kiện thuận lợi cho lực ma sát ở mặt trước và mặt sau của dao san phẳng các hạt cácbít và mài mịn các bề mặt này. Khi lượng Cơban trong hợp kim cứng tăng thì tốc độ oxy hĩa tăng, do đĩ bề mặt dụng cụ bị mài mịn tăng. Khi cắt trong mơi trường khí Acgơn, Gheli và Nitơ cĩ thể giảmđược cườngđộ mịn của dụng cụ.