Cơ chế mài mũn dụng cụ cắt đó đƣợc nghiờn cứu nhiều trong khi nghiờn cứu về quỏ trỡnh mũn của dụng cụ trong quỏ trỡnh gia cụng.
Những giả thiết và lý thuyết về mũn, ban đầu đƣợc nghiờn cứu và đƣa ra trờn cơ sở nghiờn cứu dụng cụ cắt thộp giú và thộp dụng cụ, sau đú đến HKC, kim cƣơng và cỏc loại vật liệu dụng cụ khỏc. Cỏc nghiờn cứu này nhằm giải quyết vấn đề lý thuyết về mũn dụng cụ. Để cú thể thiết lập
đƣợc mối quan hệ thay đổi cú quy luật của sự mài mũn cần phải nghiờn cứu cơ chế mài mũn (bản chất mài mũn). a) Mài mũn do chảy dớnh. Dụng cụ bị mài mũn do cỏc phần tử nhỏ của vật liệu dụng cụ trong quỏ trỡnh ma sỏt giữa dụng cụ và chi tiết gia
Hỡnh 2.24 Cơ chế mài mũn dụng cụ
1) Mài mũn do cào xước; 2) Mài mũn do bỏm dớnh; 3) Mài mũn do nhiệt độ
63
cụng bị dớnh vào chi tiết gia cụng và phoi.Với ỏp lực cao và chuyển động liờn tục cỏc bề mặt vật liệu gia cụng đối với cỏc bề mặt dụng cụ rất thuận lợi cho quỏ trỡnh chảy dớnh. Cỏc vết đặc tớnh của hiện tƣợng mũn dớnh cú thể quan sỏt đƣợc bằng kớnh hiển vi bề mặt tiếp xỳc của dụng cụ sau khi cắt. Khi cỏc bề mặt tiếp xỳc trƣợt lờn nhau trong quỏ trỡnh cắt liờn tục, xuất hiện cỏc phần tử chảy dớnh. Bề mặt dụng cụ theo cỏc điểm riờng biệt tiếp xỳc thực, chịu tỏc dụng của ứng suất cắt.
Kết quả là cỏc phần tử nhỏ của vật liệu tỏch ra khỏi bề mặt, thụng thƣờng từ cỏc loại vật liệu dẻo, dễ bị chảy dớnh hơn, nhƣng bằng phƣơng phỏp đồng vị phúng xạ ngƣời ta xỏc định đƣợc rằng đồng thời cũng từ cỏc vật liệu cứng.
Do đú, trong quỏ trỡnh cắt trờn cỏc bề mặt tiếp xỳc cỏc phần tử nhỏ chảy dớnh, gắn vào bề mặt, xuất hiện, mất đi, cú tớnh chất chu kỳ trong cỏc phạm vi hẹp trờn bề mặt dụng cụ. Kớch thƣớc mà cỏc phần tử nhỏ dao động từ vài phần trăm mm, cũn diện tớch tiếp xỳc chịu chảy dớnh khoảng 10% đến 60% diện tớch tiếp xỳc tiờu chuẩn.
Qua nghiờn cứu cú thể xỏc định đƣợc rằng trờn 1 một hành trỡnh cắt mỗi điểm tiếp xỳc chịu 103 lần tỏc dụng ứng suất tỏch dớnh. Đặc tớnh phỏ hủy cỏc lớp bề mặt vật liệu dụng cụ liờn quan với hiện tƣợng phỏ hủy. Mỗi phần tử tỏch ra khỏi bề mặt là nguyờn nhõn tạo nờn vết trờn bề mặt tiếp xỳc của dụng cụ và gõy hỏng lớp bề mặt.
Cỏc kết quả nghiờn cứu thực nghiệm cho thấy: Khi cắt với tốc độ thấp cỏc loại vật liệu cú sức bền lớn, mũn vỡ dớnh ở dụng cụ thộp giú nhỏ hơn nhiều so với HKC.
b) Mài mũn hạt mài (cào xước)
Một trong những cơ chế mài mũn dụng cụ cắt là mài mũn hạt mài (cào xƣớc). Bản chất của mũn hạt mài là cỏc hạt cứng của vật liệu gia cụng (phoi) cào xƣớc (mài mũn) ăn vào bề mặt tiếp xỳc của dụng cụ tỏc dụng nhƣ một hạt mài nhỏ cắt vào bề mặt dụng cụ.
Mài mũn càng lớn khi độ cứng bề mặt tiếp xỳc của dụng cụ trong quỏ trỡnh cắt
Hỡnh 2.25 Mài mũn chảy dớnh
a. Sự chảy dớnh của vật liệu b. Hỡnh ảnh chụp khuyếch đại mũn vỡ dớnh
Dụng cụ cắt
64
khụng cao. Đặc biệt khi cú hiện tƣợng lẹo dao trờn mặt trƣớc, một số phần tử nhỏ của lẹo dao gõy ra vết mũn do cào xƣớc trờn mặt sau;
Ngoài ra trong quỏ trỡnh cắt cú sử dụng cỏc dung dịch húa học hoạt tớnh, chỳng sẽ gúp phần gõy nờn mũn cơ húa học (ăn mũn húa học kết hợp với cào xƣớc). Cơ chế mài mũn húa học thƣờng xảy ra chủ yếu ở cỏc mặt sau.
*Nghiờn cứu thực nghiệm cho thấy:
Khi gia cụng bằng dao HKC cỏc phần tử húa chất cú hoạt tớnh của HKC sẽ nõng cao tuổi bền dụng cụ bởi vỡ mũn dớnh giảm và mũn cào xƣớc húa học ớt.
Khi gia cụng bằng cỏc dụng cụ cắt thộp giú cỏc phần tử húa chất cú hoạt tớnh cao làm tăng độ mũn cơ húa, cào xƣớc và giảm tuổi bền dụng cụ. Từ cỏc phõn tớch trờn ta thấy rằng: cỏc dạng dụng cụ cắt làm việc ở tốc độ thấp, nhiệt cắt thấp bị mũn chủ yếu là mũn vỡ dớnh và cào xƣớc.
c) Mũn khuyếch tỏn.
Ở nhiệt độ cao mũn khốc liệt dụng cụ cắt HKC thƣờng xảy ra do khuyếch tỏn vật liệu dụng cụ vào vật liệu chi tiết gia cụng.
Ở nhiệt độ cao, biến dạng dẻo lớn xảy ra hiện tƣợng hũa tan lẫn nhau của vật liệu dụng cụ và vật liệu chi tiết gia cụng. Kết quả là một phần vật liệu dụng cụ hũa tan khuyếch tỏn trong suốt quỏ trỡnh cắt, phoi và vật liệu gia cụng mang theo một phần vật liệu dụng cụ.
d) Mũn ụxy húa
Dƣới tỏc dụng của tải trọng nhỏ cỏc vết mũn kim loại trụng nhẵn và sỏng, mũn xảy ra với tốc độ mũn thấp và cỏc hạt mũn oxit nhỏ đƣợc hỡnh thành. Bản chất của cơ chế mũn này là sự bong ra của cỏc lớp oxy húa khi đỉnh
cỏc nhấp nhụ trƣợt lờn sau. Sau khi lớp oxi bị bong ra thỡ lớp khỏc lại đƣợc hỡnh thành theo một quỏ trỡnh nối tiếp nhau liờn tục.
Tuy nhiờn, theo Halling thỡ lớp màng oxit và cỏc sản phẩm tƣơng tỏc húa học với mụi trƣờng trờn bề mặt tiếp xỳc cú khả năng ngăn ngừa hiện tƣợng dớnh của đỉnh cỏc nhấp nhụ. Khi cặp ma sỏt trƣợt làm việc trong mụi trƣờng chõn khụng thỡ mũn do dớnh xảy ra mạnh hơn do khụng thể hỡnh thành lớp màng oxit.
Hỡnh 2.27 Mũn khuếch tỏn
a. Hiện tượng khuếch tỏn của cỏc nguyờn tử b. Mũn trờn mặt trước của dao tiện
Dụng cụ cắt
a) b)
Dụng cụ cắt
65
e) Mũn do nhiệt.
Thể tớch vật liệu tại lƣỡi cắt của dụng cụ là rất nhỏ nờn khi cắt nhiệt độ cắt tập trung tại vị trớ lƣỡi cắt, do đú sẽ xảy ra hiện tƣợng quỏ nhiệt của vật liệu dụng cụ dẫn đến phỏ hủy lƣỡi cắt do nhiệt.