Форма обратной связи

Обнаружено, что касательное напряжение, превышает напряжение текучести, определенное в опытах на растяжение. Объяснением данного явления могут служить внешние эффекты. Это, во-первых, эффект трения на задней поверхности инструмента, сила трения на задней поверх­ности входит составной частью в измеряемую силу резания, но не влияет на процесс сдвига. Во-вторых, во многих случаях резания существует так называемая зона опережающего течения, которая увеличивает длину плоскости сдвига, хотя это и не учитывается при аналитическом исследовании.

Эффекты трения на задней поверхности и опережающее тече­ние может быть учтено приближенно. Однако и в этом случае касательное напряжение остается несколько большим по сравне­нию с напряжением текучести материала. Существует ряд объяс­нений высокого значения напряжения.

а) Нормальное напряжение. Опираясь на труды Бриджмена, Мерчант предположил, что напряжение текучести в плоскости сдвига увеличивается при росте нормальных напряжений в этой плоскости. Вместе с тем работа Бриджмена касалась разрушаю­щего напряжения. Его работа и более поздняя работа Кросслэнда показала, что гидростатическое напряжение мало влияет на на­пряжение текучести при сдвиге, хотя и влияет на напряжение разрушения.

б) Масштабный фактор. Бэйкер, Маршалл и Шоу, Шоу и Финни предложили теорию, в соответствии с которой малые размеры зоны деформации могут влиять на величину касательных напряжений сдвига. Данное положение вытекает из теории влия­ния масштабного фактора на монокристаллы, основанной на концепции, в соответствии с которой малые размеры уменьшают вероятность появления дислокаций и вследствие этого напряже­ние текучести материала увеличивается. Существование указан­ного эффекта было продемонстрировано с помощью выращивания бездефектных монокристаллов, типа «усов».

Доказательство того, что масштабный фактор приводит к уве­личению касательных напряжений сдвига при резании металла, не имеет решающего значения. Эксперименты, выполненные при малой толщине среза, показали, что на силы резания оказывает большое влияние профиль режущего инструмента. Кажущееся увеличение касательных напряжений сдвига при малой толщине среза вызывается силами трения на задней поверхности инстру­мента.

в) Упрочнение заготовки. В многочисленных работах отмечено, что на величину касательных напряжений при резании металла влияет его упрочнение (Шоу, Финни, Оксли). Однако последние работы многих ученых говорят об обратном, исключая возмож­ность упрочнения при очень низких скоростях резания.

г) Скорость деформации и температура. Обычно считается, что скорость деформации и температура оказывают противополож­ное действие на величину напряжения текучести материала. Поскольку температура в зоне сдвига и скорость деформации имеют большую величину при резании металла, оба этих эффекта взаи­мно уничтожаются. Приведенный аргумент, однако, нельзя счи­тать строго доказанным. И более позднее заключение относительно механизма текучести в условиях высоких скоростей деформации показывает, что высокая скорость деформации может увеличивать напряжение текучести по сравнению с этой величиной, определен­ной при статическом нагружении.

Процесс текучести при высоких скоростях деформации опи­сан Когреллом, который показал, что при достижении скоростью деформации определенной критической величины напряжение текучести становится независимым как от скорости деформации, так и от температуры.

Если прикладываемое напряжение меньше внутреннего, то дислокации не могут преодолеть препятствия до тех пор, пока тепловые колебания решетки не внесут дополнительную энергию. Поскольку возможность получения дополнительной тепловой энергии зависит от времени и температуры, напряжение текуче­сти будет зависеть от скорости деформации и температуры. Если прикладываемое напряжение больше внутреннего, то будет на­блюдаться быстрое скольжение и напряжение текучести не будет зависеть от скорости деформации. В соответствии с этой теорией напряжение текучести при высокой скорости деформации будет больше, чем при статической нагрузке, но выше определенной скорости — напряжение текучести не будет зависеть от скорости деформации. Деформация будет нарастать катастрофически при любой величине прикладываемого напряжения, поскольку эф­фект упрочнения не будет проявляться. Интересно отметить, что Друкер предложил эту зависимость за несколько лет до того, как Котрелл изучил дви­жение дислокаций при высоких скоростях деформации. Кабаяши и Томсен использовали объяснение Котрелла применительно к условиям ре­зания металла, показав, что касательные напряжения сдвига при резании превышают напряжения течения при малых скоростях деформации и не зависят от температуры, повышающейся во время деформации и упрочнения материала.