IMG89

2.4. Zużycie dyfuzyjne

Zmiana warunków skrawania zmienia stan stykowych warstw narzędzia i materiału obrabianego, co może powodować nie tylko ilościowe, lecz i jakościowe zmiany mechanizmów zużycia.

Dla pary węglik spiekany - stal wraz ze zwiększeniem temperatury do 1100+1150°C rośnie stosunek twardości Hn/Hm- Ponieważ spadek twardości materiału skrawanego Hm jest większy od spadku twardości materiału narzędzia Hn. powinno to spowodować zmniejszenie zużycia adhezyjnego i w ogóle zużycia. W rzeczywistości obserwuje się zjawisko odwrotne. W tak wysokich temperaturach ostrze bardzo szybko ulega zużyciu. Wystarczy materiał obrabiany podgrzać do 1000°C i wyżej, aby węgliki spiekane wszystkich gatunków zużywały się bardzo szybko tak przy małych, jak i wysokich prędkościach skrawania, niezależnie od tego, że siły skrawania i naprężenia w warstwach stykowych znacznie maleją. Skrawanie sztucznie podgrzanego materiału stanowi dowód tego, że stosunek stykowych twardości, wartości naprężeń i w ogóle siłowe współdziałanie w warstwach stykowych nie wykazują decydującego wpływu na intensywność zużycia przy wysokich temperaturach. Doświadczalne dane uzyskane podczas obróbki wstępnie podgrzanego metalu nie mogą być w żaden sposób wyjaśnione teorią adhezyjnego lub ściernego zużycia.

Wysoka temperatura, duże plastyczne odkształcenie i sczepianie w obszarach stykowych w dużym stopniu sprzyjają dyfuzyjnemu rozpuszczaniu materiału ostrza narzędzia i materiału obrabianego. W wyniku znacznej koncentracji składników materiału narzędziowego i obrabianego proces wzajemnego rozpuszczania przebiega ciągle w czasie skrawania. Zużycie dyfuzyjne zachodzi przy skrawaniu węglikami spiekanymi, gdy temperatura styku wióra z powierzchnią natarcia wynosi 8,>90(PC.

Przyjmuje się, że dyfuzja przebiega w dwóch kierunkach (iys.2.1):

I    - od materiału narzędzia do materiału obrabianego. Ten kierunek dyfuzji przeważa przy

dużych prędkościach skrawania i wysokich temperaturach skrawania;

II    - od materiału obrabianego do materiału narzędzia. Ten kierunek dyfuzji przeważa przy

mniejszych prędkościach lub przy wstępnie podgrzanym materiale obrabianym.

2.4.1. Dyfuzja przy skrawaniu ostrzem z węglików spiekanych grupy wolframowej

Rys. 2.1. Model zużycia dyfuzyjnego

Przy dużych prędkościach skrawania do materiału obrabianego z węglika spiekanego najintensywniej dyfunduje węgiel C, wolniej wolfram W (najtrudniej tytan Ti w węglikach spiekanych wolframowo-tytanowych). W wyniku dyfuzji w obrabianym materiale tworzy się kilka warstw — nawęglona warstewka (1). a pod nią roztwór stały węgla i wolframu w żelazie y-Fe (lub w spiekach grupy S — węgla, wolframu i tytanu). Warstwa wierzchnia ostrza narzędzia zubożona jest w wyniku dyfuzji o węgiel i wolfram, przez co zmniejsza swoją twardość i wytrzymałość.

Przy mniejszych prędkościach skrawania powierzchnia ostrza z węglika spiekanego zubożona jest (podobnie jak wyżej) o węgiel i wolfram na skutek dyfuzji do materiału obrabianego. Do węglika spiekanego dyfunduje natomiast żelazo Fe z materiału przynarzędziowej warstwy wióra, szczególnie w punktach sczepień adhezyjnych. W rezultacie zachodzą w tej warstwie przemiany strukturalne. Węglik wolframu w powierzchniowej warstwie ostrza przemienia się w mieszaninę węglików, np. FejW₂C. Warstewka ta odznacza się małą wytrzymałością, natomiast jest krucha i łatwo ścierana przez utwardzoną powierzchnię przynarzędziową wióra lub jest ścinana i unoszona przez wiór. Moment ścięcia określany jest przez wielkość i stan działających naprężeń na powierzchni