Комбинированный способ механической обработки заготовок из гетинакса

Изобретение относится к обработке материалов резанием, а именно к способу механической обработки заготовок из гетинакса. Способ включает нагрев заготовки и ее обработку резанием. Перед обработкой резанием заготовку подвергают растяжению усилием до 0,6 предела прочности гетинакса. Нагрев заготовки осуществляют до температуры ниже температуры стеклования связующего - 90°С…100°С. Заготовку подвергают растяжению в пределах 20 минут. Технический результат - расширение технологических возможностей обработки заготовок из гетинакса. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано при механической обработке заготовок из пластмасс.

Известен способ механической обработки, например токарной, заготовок из пластмасс, для осуществления которого применяются обычные резцы, используемые в металлообработке (А.А.Степанов. Обработка резанием высокопрочных композиционных материалов. - Л.: Машиностроение, 1987, с.12).

Однако реализация такого способа не обеспечивает получение качественной поверхности после обработки ввиду наличия существенных отличий в физико-химических свойствах металлов и пластмасс. Процесс резания сопровождается значительным износом инструмента, что приводит к появлению на обработанной поверхности ряда дефектов, а именно отслоений, сколов, прижогов и др. Образуется значительная шероховатость поверхности, элементы которой создают концентраторы напряжений, негативно влияющие на прочностные характеристики готовой детали в целом.

Известен способ механической обработки оболочек из армированных полимерных материалов (RU 2230043 от 10.06.2004. Способ и устройство для резки режущим инструментом слоистого материала, выполненного из хрупкого материала и пластмассы / Хабек Андреас (DE); Бюркле Роланд (DE); Отто Торстен (DE); Шерер Оливер (DE)).

Реализация данного способа направлена на разрезание тонких слоистых материалов, выполненных из хрупкого материала и пластмассы. Применение данного технического решения не позволяет обрабатывать резанием цилиндрические заготовки и не обеспечивает высокого качества получаемой после резания поверхности.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение технологических возможностей обработки заготовок из гетинакса за счет обеспечения изменений в структуре обрабатываемого материала.

Поставленная задача решается согласно изобретению тем, что перед обработкой резанием заготовку подвергают растяжению усилием до 0,6 предела прочности гетинакса. Кроме того, что нагрев заготовки осуществляют при температуре ниже температуры стеклования связующего, для гетинакса 90°С…100°С. Кроме того, что заготовку подвергают растяжению в пределах 20 минут.

Пример реализации способа

Заготовку из гетинакса первоначально нагревают, например, в печи до температуры t_H, значение которой ниже температуры стеклования связующего и для гетинакса находится в диапазоне 90°С…100°С. После термообработки заготовку подвергают растяжению, при этом величина создаваемого напряжения не превышает 0,6σ_в, где σ_в - предел прочности материала, МПа, в частности, для гетинакса σ_в=100 МПа. Кроме того, заготовку выдерживают при постоянной нагрузке в пределах 20 минут.

Под воздействием тепла при температуре t_H в полимерном материале снижаются силы межмолекулярного взаимодействия. Межмолекулярные связи при этом ослабевают, возрастает подвижность молекулярных цепей.

Приложенное напряжение, уменьшая потенциальные барьеры, снижает энергию активации частиц материала, что создает возможность накопления тепловых флуктуации и тем самым обеспечивает протекание процесса разрыва химических связей. Это приводит к разрушению полимерных цепей, к образованию ослабленной структуры материала, которая характеризуется наличием как разорванных связей, так и находящихся в напряженном состоянии.

Величина создаваемого напряжения при растяжении заготовки не должна превышать 0,6σ_в, так как при выполнении данного условия не происходит изменение геометрических размеров заготовки, а разрыв химических и межмолекулярных связей материала преимущественно происходит по термофлуктуационному механизму, то есть под действием приложенной тепловой и механической нагрузки.

Выдержка заготовок из гетинакса под действием растягивающего усилия в пределах 20 минут способствует дополнительному снижению прочности материала за счет разрыва армирующих волокон, развития существующих и образования новых микротрещин.

Затем осуществляют механическую обработку поверхности детали режущим инструментом, сопровождающуюся динамическим воздействием режущих кромок инструмента на обрабатываемую поверхность. В процессе резания происходит взаимодействие режущего инструмента с материалом, и в результате наличия ослабленной структуры материала происходит снижение упруго-пластической деформации поверхностного слоя заготовки, что качественно меняет характер процесса стружкообразования - отделение материала срезаемого слоя происходит преимущественно в результате хрупкого разрушения, энергия которого значительно меньше энергии, необходимой для пластического разрушения. Благодаря этому снижается сила резания, уменьшается тепловыделение в зоне резания, что приводит к повышению стойкости режущего инструмента. Распространение магистральной трещины перед режущей кромкой инструмента происходит вдоль линии среза без существенных отклонений вглубь материала, следовательно, предотвращается образование дефектов (вырывов, сколов) на обработанной поверхности, что является предпосылкой для снижения шероховатости поверхности обработанной детали и повышения производительности процесса механической обработки.

1. Комбинированный способ механической обработки заготовки из гетинакса, включающий нагрев заготовки и ее обработку резанием, отличающийся тем, что перед обработкой резанием заготовку подвергают растяжению усилием до 0,6 предела прочности гетинакса, а нагрев заготовки осуществляют до температуры ниже температуры стеклования связующего.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев заготовки осуществляют до температуры 90…100°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовку подвергают растяжению в пределах 20 мин.