Главная / Разное / Теплота резания и сварка трением

Теплота резания и сварка трением

Если Вам постоянно приходится использовать шуруповерт и другие инструменты, вам случалось вытачивать какую-либо деталь на станке, то вы знаете, как сильно нагреваются при этом и резец, и заготовка, и стружка. Разогрев происходит в результате трения инструмента о деталь и о стружку, причем до 99% теплоты резания идет на нагревание стружки. При скоростной обработке температура в зоне резания достигает более 800 градусов Цельсия. Чем больше скорость или усилие подачи (т.е. чем больше мощность), тем больше разогрев, который увеличивает износ режущего инструмента. Заметим, что нагрев инструмента зависит и от других причин, например от теплопроводности материала инструмента и изделия. Чем выше их теплопроводность, тем быстрее отводится теплота от наиболее нагревающихся мест.

Чтобы уменьшить нагрев, в зону резания подают жидкость, которая и охлаждает, и смазывает трущиеся поверхности резца, стружки и детали. Кроме того, жидкость вымывает стружку из зоны резания. Для этой цели лучше всего подходит вода: ведь из всех распространенных жидкостей у нее самая большая удельная теплоемкость. К воде для лучшей смазки добавляют различные вещества, например мыло.

Выделение тепла при трении в большинстве случаев явление вредное, и в технике с ним ведется борьба. Вредными являются и давно известные случаи, когда стружка приваривается к резцу. Но в конце 19 века были сделаны первые удачные попытки сварки трением металлических прутьев. Однако практическое применение этот способ сварки нашел токарь-новатор А. И. Чудиков в 60-х годах, когда тот доказал возможность получать очень качественную варку стальных прутьев при помощи трения. По идее А. Чудикова были построены станки для сварки трением.

В зажимы станка, похожего на токарный, закрепляют две стальные детали. Нажатием кнопки на щите управления сводятся вплотную детали и с большой силой прижимаются друг к другу. Нажатие другой кнопки – и одна деталь начинает быстро вращаться. Через несколько секунд в месте стыковки деталей возникает огненное кольцо: в результате трения выделяется большое количество теплоты, температура быстро повышается. Между трущимися поверхностями появляется тонкий слой расплавленного металла. Наш рассказ длится дольше, чем сварка. Станок остановился, огненное кольцо уже потухло, расплавленный металл затвердел. Деталь сварена. Сварное соединение очень прочно, прочнее цельного металла.