Пластическая деформация при резании

Пластическая деформация происходит в результате скольжения и двойникования (рис. 24).

Под действием касательного напряжения, возникающего вследствие приложения силы к обрабатываемому материалу, возникает скольжение, при котором одна часть кристаллита перемещается относительно другой по кристаллографической плоскости. При этом между атомами сохраняется сцепление, иначе вместо пластической деформации произойдет разрушение. Плоскости скольжения обычно имеют плотную упаковку атомов. Расстояние между двумя такими плоскостями больше, чем между плоскостями с меньшим количеством атомов. Чем больше расстояние между плоскостями, тем меньше усилие требуется для их сдвига.

В результате скольжения изменяется форма, размер и расположение кристаллитов. Сначала происходит удлинение кристаллита в направлении плоскости скольжения (рис. 25, б, в; на рисунке 25, а – показан недеформированный кристаллит), а затем – разделение его на части (рис. 25, г).

Кроме разрушения кристаллитов возможен поворот их относительно друг друга. При этом кристаллиты могут расположиться упорядоченно, образуя текстуру. Все это приводит к изменению структуры и механических свойств деформируемого металла. При высоких температурах пластическая деформация может сопровождаться диффузией. В этом случае происходят тепловые колебания атомов, это увеличивает их подвижность и способствует образованию плоскостей скольжения при меньших касательных напряжениях, что облегчает разрушение обрабатываемого материала.

Если при скольжении одна часть кристаллита может перемещаться относительно другой много раз, то сдвиг при двойниковании происходит только один раз, а другие сдвиги возникают в новом атомном слое. Обычно деформация двойникованием происходит при сравнительно невысоких температурах и больших скоростях деформирования. Поэтому двойникование определяет хрупкое разрушение материала. В этом случае величина пластической деформации невелика.

При деформации некоторых металлов происходит двойникование и скольжение. Двойникование предшествует скольжению и поэтому облегчает его. При резании наряду с внутрикристаллической возможна и межкристаллическая деформация (смещение одних кристаллитов относительно других). На процесс пластического деформирования обрабатываемого материала может оказывать влияние скорость деформации. Она не равна скорости резания, но примерно пропорциональна ей. С увеличением скорости деформации сокращается действие отдыха и рекристаллизации, поэтому упрочнение обрабатываемого материала происходит полнее.

При этом предел текучести повышается, металл становится более хрупким, что увеличивает его сопротивляемость деформированию. Однако с возрастанием скорости деформации повышается температура (вследствие увеличения скорости резания, а также меньшего рассеивания тепла в окружающую среду). Это приводит к увеличению пластичности обрабатываемого материала и снижению его механических свойств. Следовательно, влияние скорости деформации на сопротивление материала деформированию, определяется свойствами обрабатываемого материала и температурой, при которой происходит деформирование.