Quỏ trỡnh hỡnh thành ứng suất dư bề mặt sau gia cụng cơ phụ thuộc vào biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, biến đổi nhiệt và hiện tượng chuyển pha trong cấu trỳc kim loại. Quỏ trỡnh này diễn ra phức tạp. Ứng suất dư lớp bề
C hi ều sõ u lớ p bi ến cứ ng
mặt được đặc trưng bởi trị số, dấu và chiều sõu phõn bố ứng suất dư. Trị số và dấu phụ thuộc vào biến dạng đàn hồi của vật liệu gia cụng, chế độ cắt, thụng số hỡnh học của dụng cụ cắt và dung dịch trơn nguội.
Cỏc nguyờn nhõn chủ yếu gõy ra ứng suất dư là:
- Khi gia cụng trường lực xuất hiện gõy biến dạng dẻo khụng đều trong lớp bề mặt. Khi trường lực mất đi biến dạng dẻo gõy ra ứng suất dư trong lớp bề mặt.
- Biến dạng dẻo làm tăng thể tớch riờng của lớp kim loại mỏng ngoài cựng. Lớp kim loại bờn trong vẫn giữ thể tớch riờng bỡnh thường do đú khụng bị biến dạng dẻo. Lớp kim loại ngoài cựng gõy ứng suất dư nộn cũn lớp kim loại bờn trong sinh ra ứng suất dư kộo để cõn bằng.
- Nhiệt sinh ra ở vựng cắt lớn sẽ nung núng cục bộ cỏc lớp mỏng bề mặt làm mụđun đàn hồi của vật liệu giảm. Sau khi cắt, lớp vật liệu này sinh ra ứng suất dư kộo do bị nguụi nhanh và co lại, để cõn bằng thỡ lớp kim loại bờn trong phải sinh ra ứng suất dư nộn.
- Trong quỏ trỡnh ắct thể tớch kim loại cú sự thay đổi do k im loại bị chuyển pha và nhiệt sinh ra ở vựng cắt làm thay đổi cấu trỳc vật liệu. Lớp kim loại nào hỡnh thành cấu trỳc cú thể tớch riờng lớn sẽ sinh ra ứng suất dư nộn và ngược lại sẽ sinh ra ứng suất dư kộo để cõn bằng.
Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến ứng suất dư trong lớp bề mặt của chi tiết sau gia cụng cơ như sau:
- Tăng tốc độ cắt V hoặc tăng lượng chạy dao S cú thể làm tăng hoặc giảm ứng suất dư.
- Lượng chạy dao S làm tăng chiều sõu của ứng suất dư. - Gúc trước γ õm gõy ra ứng suất dư nộn - ứng suất dư cú lợi.
- Khi gia cụng vật liệu giũn bằng dụng cụ cắt cú lưỡi gõy ra ứng suất dư nộn cũn vật liệu dẻo thường gõy ứng suất dư kộo.
Ứng suất dư nộn trong lớp bề mặt làm tăng độ bền mỏi của chi tiết, cũn ứng suất dư kộo lại làm giảm độ bền mỏi. Vớ dụ: độ bền mỏi của chi tiết được làm từ thộp khi trờn bề mặt cú ứng suất dư nộn cú thể tăng lờn 50%, cũn khi cú ứng suất dư kộo thỡ giảm 30%.
Qua nghiờn cứu về tiện cứng (thộp AISI 52100, 62HRC), của Patrik Dahlman và cỏc đồng nghiệp [17] đó chỉ ra rằng: thụng số hỡnh học của dụng cụ cắt cũng như chế độ cắt đều ảnh hưởng đến ứng suất dư, cụ thể như sau: - Gúc trước ( γ < 0) của dụng cụ càng lớn thỡ sẽ tạo ra ứng suất dư nộn lớn
(cú lợi) trờn bề mặt gia cụng. Nếu tăng gúc trước thỡ vị trớ của ứng suất dư cực đại sẽ năm sõu hơn trong lớp bề mặt.
- Chiều sõu cắt khụng ảnh hưởng đến ứng suất dư. - Tăng lượng chạy dao sẽ làm tăng ứng suất dư nộn.
- Bằng cỏch điều khiển lượng chạy dao cũng như gúc trước của dụng cụ cú thể khống chế được ứng suất dư trờn bề mặt chi tiết gia cụng cả về trị số cũng như chiều sõu của lớp chịu ứng suất.
- Tất cả cỏc thớ nghiệm đều cho thấy rằng ứng suất dư nộn được sinh ra dưới lớp bề mặt gia cụng.
Meng Liu và cỏc đồng nghiệp [18] cũng cho rằng, bỏn kớnh mũi dao và mũn dao cú ảnh hưởng đỏng kể đến ứng suất dư trong tiện cứng. Cỏc ụng đó cú cỏc kết luận như sau:
- Tăng bỏn kớnh mũi dao sẽ dẫn đến tăng lực cắt cũng như tỷ số của lực cắt
Py/Pz cũng như Px/Pz.
- Bỏn kớnh của mũi dao cú ảnh hưởng mạnh đến ứng suất dư.
- Khi dụng cụ cắt bị mũn nhiều dẫn đến tăng cả ứng suất dư kộo cũng như ứng suất dư nộn, nhưng ứng suất dư nộn thỡ tăng nhiều hơn. Sự phõn bố ứng suất dư do ảnh hưởng của bỏn kớnh mũi dao sẽ rừ ràng và mạnh hơn khi lượng mũn của dao tăng. Hỡnh 2.5 a,b,c.
Từ cỏc đồ thị quan hệ dưới hỡnh 2.5 ta nhận thấy quy luật biến thiờn ứng suất dư lớp bề mặt là cú luật tỷ lệ tương ứng.
Chiều sõu phớa dưới mặt gia cụng ( àm
)
Chiều sõu phớa dưới mặt gia cụng ( àm ) a, Bỏn kớnh mũi dao r = 0,4 mm
b, Bỏn kớnh mũi dao r = 0,8 mm
c, Bỏn kớnh mũi dao r = 1,2 mm
Hỡnh vẽ 2.5. Quan hệ giữa bỏn kớnh mũi dao, chiều sõu cắt và ứng suất dư lớp bề mặt
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});