Обработка отожжённой и нагартованной меди: почему резцы ведут себя по-разному

Разница между отожжённой и нагартованной медью для станочника принципиальна. Эти состояния одного материала требуют противоположных стратегий.

Ошибешься с режимами – получишь брак, испорченный инструмент и головную боль. Отожжённая медь после высокотемпературного отпуска мягкая, вязкая, пластичная.

Её предел прочности не превышает 250 МПа, а относительное удлинение достигает 40-50%. Она прекрасно тянется и гнётся, но в этом кроется проблема для механообработки. Такой материал не срезается, а рвётся, налипая на кромку. Образуется длинная, непрерывная стружка, склонная к навиванию. Резец работает в условиях активного адгезии, когда частицы материала прилипают к его поверхности. Это вызывает выкрашивание режущей кромки, повышенное трение и ухудшение качества поверхности детали. Фактически, инструмент работает не с чистым металлом, а с собственным наростом из него.

Нагартованная медь – её полная противоположность. Её упрочняют холодной деформацией, волочением или прокаткой.

Прочность может доходить до 350-400 МПа, но пластичность резко падает. Такой металл становится хрупким, он хуже проводит тепло.

Стружка ломается легко, но нагрузка на инструмент носит ударный характер. Основной враг здесь – абразивный износ из-за жёстких частиц в структуре. Кромка просто стачивается, тупеет, что ведёт к росту сил резания и вибрациям. Понимая эти фундаментальные отличия, можно выстроить грамотный технологический процесс. Для отожжённого металла основная задача – обеспечить сход стружки и минимизировать налипание. Угол наклона режущей пластины должен быть положительным, порядка 15-20 градусов. Это создаёт растягивающие напряжения в стружке, способствуя её ломкости. Передняя поверхность инструмента нуждается в безупречной полировке.

Используйте острые, незатупленные кромки без фаски. Любое затупление немедленно вызовет нарост.

Радиус при вершине должен быть минимальным, в пределах 0,2-0,4 мм. Скорость резания для отожжённых сплавов поддерживают высокой, от 250 до 400 метров в минуту.

Это снижает время контакта и помогает сбросить тепло со стружкой, а не в деталь. Подачу выбирают умеренной, около 0,15-0,25 мм/об, чтобы формировать тонкую, хорошо управляемую стружку. Система охлаждения здесь критична. Применяют смазочно-охлаждающие жидкости с хорошими противоналипающими свойствами, эмульсии с высоким содержанием масла либо чистую сжатую воздушную струю. Подача СОЖ под высоким давлением непосредственно в зону резания эффективно смывает образующийся нарост и охлаждает пластину. При точении длинных валов может потребоваться люнет для компенсации вибраций от нароста.

С нагартованным металлом стратегия меняется кардинально. Здесь нужна стойкая к абразиву режущая кромка с хорошей теплостойкостью.

Положительный передний угол – путь к быстрому выкрашиванию. Применяют нейтральную или отрицательную геометрию, создавая более мощную, поддерживаемую кромку.

Угол в плане рекомендуют меньше – 45-60 градусов для уменьшения удельной нагрузки. Радиус при вершине допустимо увеличить до 0,5-0,8 мм для улучшения теплоотвода. Скорость резания снижают до 120-220 метров в минуту, чтобы уменьшить тепловыделение в зоне, где материал и так плохо отводит тепло. Подачу, напротив, можно поднять до 0,2-0,35 мм/об, заглубляя резец ниже деформированного поверхностного слоя. Это повышает стойкость инструмента.

Инструментальные материалы тоже различаются. Для мягкой меди часто применяют острые пластины из быстрорежущей стали или мелкозернистого твёрдого сплава без покрытия.

Для нагартованных заготовок предпочтительны износостойкие твёрдые сплавы с абразивностойкими покрытиями типа Al2O3 или применяют керамику. Поликристаллический алмаз показывает превосходные результаты на отожжённых сплавах, обеспечивая зеркальную чистоту.

Для упрочнённых материалов алмаз используют с осторожностью из-за риска хрупкого разрушения от ударных нагрузок. Проверка стружки – лучший индикатор правильности выбранного режима. При обработке мягкой меди она должна быть элементарной, короткой, в виде запятой или шестерёнки. Длинные спирали сигнализируют о необходимости увеличить подачу, изменить геометрию стружколома или поднять скорость.

В случае с твёрдой медью стружка будет короткой, сыпучей, игольчатой. Появление синего цвета побежалости на стружке или детали говорит о перегреве, требующем снижения оборотов или усиления охлаждения.

Контроль шероховатости также информативен. Рывки и задиры на поверхности отожжённой заготовки – признак нароста.

Глубокие риски на нагартованном изделии указывают на затупление инструмента. Регулярный визуальный осмотр кромки под лупой обязателен. Равномерный узкий поясок износа на задней поверхности – норма. Выкрашивание, выбоины или массивный налипший материал требуют немедленной корректировки технологии. Работа с медью требует внимания к мелочам, но понимание физики процесса позволяет добиться идеального результата на любом её состоянии, экономя время и ресурсы.