Hiện tượng cứng nguội
Trong quá trình gia công dưới tác dụng của lực cắt, trên lớp bề mặt của chi tiết gia công xảy ra hiện tượng biến dạng dẻo các hạt tinh thể bị kéo lệch mạng và giữa chúng sinh ra ứng suất. Tác dụng này làm tăng thể tích riêng và làm giảm mật độ kim loại độ cứng, độ giòn, giới hạn bền tăng lên còn tính dẻo – dai bị giảm, tính dẫn từ thay đổi, … bề mặt kim loại được làm “chắc” gọi là hiện tượng cứng nguội.
Trong đó:
Chiều sâu lớp cứng nguội tcn và tình trạng ứng suất dư lớp bề mặt. Nguyên nhân chủ yếu là do kết quả biến dạng dẻo và ma sát nên lớp bề mặt bị biến cứng. Ngoài ra, khi gia công lớp bề mặt còn bị biến dạng phụ thêm do đầu dao có bán kính p đè lên bề mặt đã gia công của chi tiết gây nên biến dạng đàn hồi. Kết quả của cứng nguội là làm cho bề mặt chi tiết sau khi gia công trở nên bền và cứng hơn. Độ cứng của lớp cứng nguội so với độ cứng ban đầu trung bình tăng lên khoảng 10 ÷ 50% đối với các loại thép kết cấu, từ 60 ÷ 70% đối với đồng thau và từ 90 ÷ 100% đối với nhôm. Chiều sâu lớp cứng nguội khi gia công thép kết cấu có độ cứng trung bình t vào khoảng từ 0,02 ÷ 0,5mm. Khi gia công các loại vật liệu có độ dẻo lớn thì hiện tượng cứng nguội xảy ra với mức độ cao hơn và chiều sâu lớp cứng nguội cũng tăng cao hơn (2÷3 lần).
Do lớp bề mặt bị biến cứng nên trong lớp bề mặt chịu tình trạng ứng suất – ứng suất đó được gọi là ứng suất dư σd ứng suất dư có thể kéo hoặc nén. Ứng suất dư nén (σd< 0) có ảnh hưởng tốt khi bề mặt chi tiết chịu ứng suất chu kỳ σ1.
Đặc trưng của hiện tượng cứng nguội
- Đặc trưng của hiện tượng cứng nguội là độ cứng tế vi.Mức độ biến cứng, chiều sâu lớp biến cứng tỉ lệ với lực tác dụng và mức độ biến dạng dẻo của lớp bề mặt kim loại.
- Hiện tượng cứng nguội gây ảnh hưởng xấu, làm giảm độ bóng, độ chính xác và cơ tính tổng hợp của lớp bề mặt chi tiết gây trở ngại cho lần gia công tiếp theo.
Các nhân tố ảnh hưởng đến hiện tượng này gồm có:
- Các thông số hình học của dao, các yếu tố của chế độ cắt là tăng mức độ biến dạng của phôi, phoi thì đều làm tăng độ cứng nguội.
- Mức độ mài mòn của dao tăng thì độ cứng nguội tăng.
- Bán kính mũi dao tăng thì độ cứng nguội cũng tăng.
Cách giảm hiện tượng cứng nguội
Muốn giảm hiện tượng cứng nguội ta phải lựa chọn chế độ cắt thích hợp, thông số hình học dao hợp lý, kết hợp sử dụng dung dịch trơn nguội khi cắt.
Đồng thời với hiện tượng làm chắc lớp kim loại bề mặt thì còn tồn tại một quá trình ngược lại là làm cho kim loại suy yếu đi và trở lại tình trạng ban đầu chưa biến cứng. Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ trong vùng cắt và khi nhiệt độ lớn kéo dài thì kim loại trên bề mặt có thể suy yếu mạnh. Tính chất cuối cùng của lớp bề mặt tùy theo tỉ lệ tác động của hai yếu tố lực và nhiệt tại vùng cắt.
|