Zjawisko adhezji

sammuel pisze:dlaczego miedź nie generuje narostu? Przez to, że ten materiał jest "śliski" sam w sobie?

To zależy od własności materiału - czysta miedź jest trudnoskrawalna ze względu na dużą ciągliwość i plastyczność. Opór właściwy skrawania (N/mm2) - 1350 w stosunku do 550 automatowego stopu miedzi z dodatkiem Pb>1%.
Dodatek Zn, Sn, Al i Si do stopów poprawia skrawalność, zmniejsza siły towarzyszące obróbce, oraz obniża towarzyszącą jej temperaturę. Tworzą najczęściej wióry o korzystny kształcie.
Skrawalność stopów miedzi zawierających Pb, Se, Te jest porównywalna ze stalą automatową.
Podobnie i aluminium krzemowe(siluminy) albo z dodatkiem siarki dobrze się skrawa, bo jest kolokwialnie mówiąc twardsze, daje mniej ciągliwy, bardziej łamliwy wiór... (zresztą siarka w wielu stopach, także stali, np automatowej poprawia skrawalność)
Generalnie materiały twardsze(z kolorowych) lepiej się skrawa. Również stan (utwardzenia) powierzchni ma wpływ na skrawalność.
http://www.zod.tu.koszalin.pl/dokumenty ... MgLiTi.pdf

https://www.sandvik.coromant.com/pl-pl/ ... rials.aspx

A czy materiał narzędziowy ma duży wpływ na otrzymywaną powierzchnię? Z doświadczenia wiem, że przy obróbce wykończeniowej stali narzędziami z cermetalu wychodzi dużo lepsza powierzchnia niż po węgliku wolframu. Tak samo jak to jest z obróbką materiałów nieżelaznych za pomocą PCD? Powierzchnia też wychodzi piękna, a przecież diament jest twardszy od węglików, więc przez tarcie teardego materiału wytwarza się jeszcze większa temperatura.

sammuel pisze:Z doświadczenia wiem, że przy obróbce wykończeniowej stali narzędziami z cermetalu wychodzi dużo lepsza powierzchnia niż po węgliku wolframu.

Diamentu czy ceramiki nie używa się do kolorowych, zwłaszcza alu, a do stali twardych i hartowanych(o twardości 45-65 HRC) które ze wzgledu na dużą twardość działają silnie ściernie na narzędzie, wytwarzając przy tym wyższe temperatury. A ceramika jest na ścieranie i temperaturę bardzo odporna. Diament na ścieranie również, ale na temperaturę już mniej, dlatego do każdych warunków obróbki możliwe jest jego użycie.
Pomijając inne względy dlatego, oba te materiały są bardziej od węglików kruche, i wykonanie narzędzi skrawających z dużymi kątami natarcia (wiemy po co potrzebnymi do alu i kolorowych) narażałoby je na szybkie wykruszenie i zniszczenie.
Do stali kąt natarcia jest dla tych narzędzi albo zerowy(jak w diamentowych), albo ujemny(zwłaszcza dla płytek ceramicznych z zerowym kątem przyłożenia ostrza), co chroni je przed wykruszaniem.
Poza tym twardość i właściwości ścierne metali kolorowych jest zbyt mała by ewentualne zużycie narzędzia z PCB lub diamentowego w trakcie typowej obróbki uzasadniało stosowanie tak drogich materiałów.
Podobnie jak i ściernic diamentowych i borazonowych nie używa się do stali miękkich i metali kolorowych, bo uległyby szybko zalepieniu, a ściernica by się nie samoostrzyła poprzez wykruszanie stępionego ziarna (dlatego przecież ściernice mają różne twardości spoiwa - by po stępieniu ziarno się samo wykruszyło odkrywając ostre).

sammuel pisze:Powierzchnia też wychodzi piękna, a przecież diament jest twardszy od węglików, więc przez tarcie teardego materiału wytwarza się jeszcze większa temperatura.

Temperatura jest wyższa bo narzędzia diamentowe, a zwłaszcza ceramiczne, pozwalają na zastosowanie większych prędkości skrawania i posuwów w stosunku do węglika w tym samym zastosowaniu, a im twardszy materiał obrabiany tym bardziej kruchy wiór (a to już wiemy już co to oznacza).
Z tego samego powodu przykładowo - hartowany materiał po szlifowaniu ma ładniejszą powierzchnię niż bardziej miękki, prawda? (chociaż tu w odróżnieniu od noży czy frezów następuje wspomniane wyżej samoostrzenie narzędzia)
To tak pokrótce..

Dodane 34 minuty 32 sekundy:
Zapomniałem jeszcze dodać wyższą dla PCB niż dla węglika stabilność chemiczną w wysokich temperaturach, a to wpływa zmniejszająco na zjawisko adhezji i utlenianie.

RomanJ4 pisze:Diamentu czy ceramiki nie używa się do kolorowych, zwłaszcza alu, a do stali twardych i hartowanych(o twardości 45-65 HRC) które ze wzgledu na dużą twardość działają silnie ściernie na narzędzie, wytwarzając przy tym wyższe temperatury. A ceramika jest na ścieranie i temperaturę bardzo odporna. Diament na ścieranie również, ale na temperaturę już mniej, dlatego do każdych warunków obróbki możliwe jest jego użycie.

Widziałem, że właśnie diamentem bardzo dobrze skrawa się materiały nieżelazne. W stali nie powinno się przecież używać płytek diamentowych, bo wchodzą w reakcję z żelazem. Tak samo nie chodziło mi o ceramiczny materiał narzędziowy, a o cermetal czyli spiekany węglik tytanu. Używanie płytek diamentowych w materiale nieżelaznym widać na poniższym filmiku:

Taka powierzchnia wychodzi ze względu na bardzo wysoką prędkość skrawania, przez co praktycznie w ogóle nie występuje adhezja?

RomanJ4 pisze:Temperatura jest wyższa bo narzędzia diamentowe, a zwłaszcza ceramiczne, pozwalają na zastosowanie większych prędkości skrawania i posuwów w stosunku do węglika w tym samym zastosowaniu, a im twardszy materiał obrabiany tym bardziej kruchy wiór (a to już wiemy już co to oznacza).
Z tego samego powodu przykładowo - hartowany materiał po szlifowaniu ma ładniejszą powierzchnię niż bardziej miękki, prawda? (chociaż tu w odróżnieniu od noży czy frezów następuje wspomniane wyżej samoostrzenie narzędzia)
To tak pokrótce..

Co do twardości i kruchości pisaliśmy już wcześniej, że nie zawsze twardy materiał jest kruchy i na odwrót, ale w większości przypadków idzie to w parze. A jeżeli chodzi o świecącą powierzchnię to wydaje mi się, że ponownie chodzi o narost, który przy bardziej kruchych materiałach mniej występuje. Plastyczny materiał będzie "zamulał" ściernicę przez co wyjdzie brzydka powierzchnia.

Dodane 2 godziny 31 minuty 21 sekundy:
Wydaje mi się po prostu, że połysk powierzchni zależy od tarcia pomiędzy narzędziem, a powierzchnią obrobioną. Dlatego im twardszy materiał skrawany i narzędziowy, tym większe tarcie, a co za tym idzie bardziej świecąca powierzchnia.

sammuel pisze:Widziałem, że właśnie diamentem bardzo dobrze skrawa się materiały nieżelazne... Używanie płytek diamentowych w materiale nieżelaznym widać na poniższym filmiku:

Na filmie widać delikatne skrawanie wykańczające gdzie do nieżelaznych oczywiście można użyć także i diamentu dla uzyskania bardzo gładkiej powierzchni.

W stali nie powinno się przecież używać płytek diamentowych, bo wchodzą w reakcję z żelazem.

Oczywiście ma kolega rację, mnie chodziło bardziej o obróbkę materiałów gdzie użycie jest opłacalne z racji odporności na ścieranie. Diament w wysokich temperaturach przechodzi w grafit, co daje się zauważyć powyżej 1500°C. Obecność niektórych metali (np. żelaza lub stopów żelaza) powoduje grafityzację (rozpad postaci krystalicznej) diamentu już w temperaturze 800°C. Jest to jeden z głównych powodów szybkiego zużycia noży diamentowych przy skrawaniu stali i żeliwa. I właśnie ze względu na niższą temperaturę skrawania noże diamentowe dobrze skrawają metale nieżelazne, w przeciwieństwie do ściernic diamentowych które się nimi prawie natychmiast zalepiają.
http://www.mechanik.media.pl/pliki/do_p ... _s0660.pdf (tu o zaletach diamentów i spieków diamentów do superdokładnej obróbki)

Tak samo nie chodziło mi o ceramiczny materiał narzędziowy, a o cermetal czyli spiekany węglik tytanu.

Podstawowymi składnikami węglików spiekanych jako takich są węgliki wolframu WC lub węgliki wolframu WC i tytanu TiC, rzadziej tytanu i niobu TiN, związane kobaltem. Węglik tytanu zwiększa twardość oraz odporność na zużycie, gdyż temperatura przylepiania się rozgrzanego wióra do płytek z węglików tytanowych TiC jest wyższa niż do płytek z węglików wolframowych WC, i dlatego spływający wiór łatwiej wyrywa cząstki z płytki wolframowej niż z płytki tytanowej. Dodatek tytanu zwiększa jednak kruchość spieku.
Kobalt zaś wiąże bardzo twarde kryształy węglików wolframu i tytanu. Im więcej kobaltu zawiera spiek, tym bardziej jest on miękki i ciągliwy. Spieki o zawartości kobaltu ponad 12% i poniżej 3% nie są stosowane.
Do obróbki metali skrawaniem stosowane są najczęściej dwie grupy węglików spiekanych:
- węgliki wolframowo-tytanowo-kobaltowe, stosowane do obróbki stali i staliwa – S10S, SIO, S20S, S20, SM25, S30S, S30, S35S, S40S oraz Ul OS,
- węgliki wolframowo-kobaltowe, stosowane do obróbki żeliwa, stopów lekkich i metali nieżelaznych, oznaczone symbolami H03, H10S, H10, H15X; H20S, H20, H30.

Natomiast cermetal to generalnie materiał otrzymywany przez prasowanie i spiekanie zmieszanych proszków ceramicznych i proszków metali. Składnikami ceramicznymi są najczęściej tlenki (np. glinu), i węgliki (np. tytanu, chromu), a także azotki, borki, krzemki, składnikami metalicznymi - m.in. żelazo, nikiel, chrom. Ale cermetale narzędziowe mają nieco inny skład

Czym charakteryzuje się cermetal jako materiał narzędziowy?
Cermetal to węglik spiekany z twardymi cząsteczkami na bazie tytanu. Nazwa „cermetal” to połączenie słów „ceramika” i „metal”. Pierwotnie cermetal był połączeniem kompozytowym TiC i niklu. Nowoczesne cermetale nie zawierają niklu i posiadają specjalnie stworzoną strukturę złożoną z cząsteczek węgloazotku tytanu Ti(C,N), drugiej fazy twardej (Ti,Nb,W)(C,N) oraz spoiwa o dużej zawartości kobaltu.
Ti(C,N) zwiększa odporność gatunku na zużycie, druga faza twarda zwiększa odporność na deformację plastyczną, a odpowiednia ilość kobaltu reguluje udarność.
W porównaniu z węglikiem spiekanym cermetal cechuje się lepszą odpornością na zużycie i mniejszą tendencją do przywierania. Z drugiej strony ma jednak niższą wytrzymałość na ściskanie i odporność na szok termiczny. Cermetale mogą również mieć pokrycie PVD, aby zwiększyć odporność na zużycie.
https://www.sandvik.coromant.com/pl-pl/ ... rials.aspx

oraz https://mail.pk.edu.pl/~mnykiel/iim/26/ ... _im_r4.pdf - patrz literatura

Na szczęście praktycznie wszystkie te niedogodności w zastosowaniu usuwa polikrystaliczny regularny azotek boru CBN, który może zastąpić i węgliki, i cermetale, i diament.

O adhezji jako zjawisku: http://www.ips.lodz.pl/sites/default/fi ... rzchni.pdf
Ta praca dotyczy głównie klejów, ale można sam proces przyrównać przez analogię do adhezji metali do powierzchni ostrza, bo zjawiska są te mają podobne mechanizmy.

Zjawisko adhezji dotyczy oddziaływań powierzchniowych i spotykamy się z nim wszędzie tam, gdzie dochodzi do łączenia się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych lub faz. Z makroskopowego punktu widzenia czystą adhezję definiuje się jako odwracalny termodynamiczny proces, który zachodzi w warstwie łączonych materiałów.
Granica między adhezją i zjawiskami powierzchniowymi zachodzącymi pod wpływem tworzenia się wiązań chemicznych jest bardzo płynna. Trudno jednoznacznie rozróżnić "czystą adhezję" od adhezji na skutek tworzenia się słabych wiązań wodorowych, które są jednocześnie rodzajem wiązań chemicznych i oddziaływaniami międzycząsteczkowymi.

I tu właśnie duża stabilność chemiczna materiału narzędzia w funkcji temperatury daje przewagę materiałom lepszym niż WC

2.2. Mechaniczna teoria adhezji
Powierzchnia materiału ciała stałego nigdy nie jest całkowicie gładka, ale składa się z labiryntu wzniesień i wgłębień. Dawniej sądzono, że adhezja polega jedynie na przepływaniu spoiwa i wypełnianiu mikro wgłębień na podłożu.
Zgodnie z mechaniczną teorią adhezji, w celu prawidłowego funkcjonowania klej musi penetrować do wgłębień na powierzchni, wypierać uwięziony tlen w przestrzeni międzyfazowej i uchwycić mechanicznie podłoże.
Twórcą tej teorii jest Bain [3], który zauważył, że wytrzymałość złącz klejowych zwiększa się wraz ze zwiększeniem chropowatości powierzchni łączonych materiałów. Rozwinięcie tej teorii przedstawili później w swoich pracach Borroff i Salomon, opisanych również w monografii. Wykazali oni, że zwiększenie wytrzymałości złącz adhezyjnych jest powodowane przez kilka różnych czynników. Jednym z nich jest to, że wraz ze zwiększeniem chropowatości powierzchni danego materiału zwiększa się liczba wgłębień o nieregularnych kształtach, do których może wnikać klej.
- dlatego do aluminium płytki VHM, frezy VHM (a także z HSS), się poleruje.. Albo pokrywa.

Penetracja kleju zależy głównie od jego lepkości,
- czyli tu można uznać - plastyczność metalu,

temperatury, ciśnienia,
- zależnych od oporów skrawania wynikających między innymi w dużej mierze od kąta natarcia,

czasu wnikania,
- i tu zależne od prędkości skrawania i szybkości spływu wióra z powierzchni natarcia,

a także od przekroju i głębokości tych wgłębień.
- znów chropowatości powierzchni natarcia

Proces wnikania kleju w pory i wgłębienia materiału można opisać przez prawo Poiesulle’a i równanie ciśnienia kapilarnego.

No to już rozważania są wyjaśnione. Dzięki za poświęcony czas.

sammuel pisze:Dodane 2 godziny 31 minuty 21 sekundy:
Wydaje mi się po prostu, że połysk powierzchni zależy od tarcia pomiędzy narzędziem, a powierzchnią obrobioną. Dlatego im twardszy materiał skrawany i narzędziowy, tym większe tarcie, a co za tym idzie bardziej świecąca powierzchnia.

Wypowiedziałbyś się jeszcze na temat tego posta?

Tu masz jeszcze info o zastosowaniu nowych technologii w produkcji narzędzi diamentowych
http://www.tizimplements.eu/wp-content/ ... D-TIZ_.pdf

Dodane 4 minuty 39 sekundy:

RomanJ4 pisze: sammuel pisze:
Dodane 2 godziny 31 minuty 21 sekundy:
Wydaje mi się po prostu, że połysk powierzchni zależy od tarcia pomiędzy narzędziem, a powierzchnią obrobioną. Dlatego im twardszy materiał skrawany i narzędziowy, tym większe tarcie, a co za tym idzie bardziej świecąca powierzchnia.


Wypowiedziałbyś się jeszcze na temat tego posta?

Pewien sens w tym jest, przecież na tym polega dogładzanie. Ale przeczytaj też link powyżej.

Dodane 22 minuty 8 sekundy:
i do poczytania
ANALIZA DOåWIADCZALNA ZJAWISKA NAROSTU PODCZAS TOCZENIA
http://ein.org.pl/sites/default/files/2001-05-16.pdf

Dzięki za te wszystkie artykuły. Już wiem co będę robił w weekend.

To w takim razie jeszcze jeden materiał - ciekawy bo dobrze ilustrowany...
http://www.wtc.wat.edu.pl/wp-content/up ... ostrza.pdf

Dlaczego podczas toczenia rowków przecinakiem w momencie kiedy narzędzie się nie pochyli (mały posuw i ap, a co za tym idzie siła nie jest skierowana w kierunku osiowym) wychodzi matowa powierzchnia mimo sporej prędkości skrawania? Doszliśmy wcześniej do tezy, że powierzchnia się świeci na skutek tarcia narzędzia o powierzchnię obrobioną. Kiedy przecinak dotyka całą pomocniczą krawędzią skrawającą (mówimy o toczeniu na boki) przecież zwiększa się tarcie, zatem powierzchnia powinna być jeszcze bardziej błyszcząca. Tak myślę czy wpływu na to nie ma tarcie punktowe? To znaczy, że większy jest miejscowy współczynnik tarcia, w momencie kiedy narzędzie dotyka powierzchni obronionej punktem stykowym promienia, a kiedy narzędzie dotyka większą powierzchnią to miejscowy współczynnik tarcia rozkłada się po całej tejże powierzchni, w rezultacie czego miejscowo tarcie spada. Mylę się?