Виды стружки

Процесс стружкообразования. Классификация стружки

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек – в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки – в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Процесс резания (стружкообразования) является сложным физическим процессом, сопровождающимся большим тепловыделением, деформацией металла, износом режущего инструмента и наростообразованием на поверхности инструмента. Знание закономерностей процесса резания и сопровождающих его явлений позволяет рационально управлять этим процессом и изготовлять детали более качественно, производительно и экономично.

При резании различных материалов образуются следующие стружки (рис. 2.6): сливные (непрерывные), скалывания (элементные) и надлома.

Сливная стружка (рис. 2.6, а) образуется в процессе резания пластичных металлов (например, мягкой стали, латуни) при высокой скорости резания, малых подачах и температуре 400. 500 °С. Образованию сливной стружки способствует уменьшение угла резания δ (при оптимальном значении переднего угла γ) и высокое качество СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость). Угол резания δ= 90° – λ = α + β, где α — задний угол резания; β — угол заострения.

Стружка скалывания (рис. 2.6,5) состоит из отдельных связанных один с другим элементов и имеет пилообразную поверхность. Такая стружка образуется в процессе резания твердой стали и некоторых видов латуни при малой скорости резания и больших подачах. При изменении условий резания стружка скалывания может перейти в сливную, и наоборот.

Стружка надлома (рис. 2.6, в) образуется при резании мало- пластичных материалов (чугуна, бронзы) и состоит из отдельных кусочков.

Режущий инструмент деформирует не только слой, но и поверхностный слой обрабатываемой детали. Деформация поверхностного слоя металла зависит от различных факторов, ее глубина составляет от сотых долей до нескольких десятых долей миллиметра. Под действием деформации поверхностный слой металла упрочняется, увеличивается его твердость и уменьшается пластичность, т.е. происходит так называемый наклеп обрабатываемой поверхности.

Чем мягче и пластичнее обрабатываемый металл, тем интенсивнее процесс образования наклепа. Чугуны обладают значительно меньшей способностью к упрочнению, чем стали. Глубина и степень упрочнения при наклепе возрастают с увеличением подачи и глубины резания и уменьшаются с увеличением скорости резания. При работе плохо заточенным инструментом глубина наклепа примерно в два-три раза больше, чем при работе острозато- ченным инструментом. Применение СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость) значительно уменьшает глубину и степень упрочнения поверхностного слоя.

При обработке металлов и, особенно, пластичных материалов (например, резцом) в непосредственной близости к режущей кромке резца на его переднюю поверхность налипает обрабатываемый материал, образуя металлический нарост. Этот нарост имеет клиновидную форму, а его твердость в два-три раза превышает твердость обрабатываемого материала. Являясь «продолжением» резца, нарост (рис. 2.7) изменяет геометрические параметры резца (δ1 90 м/мин. На этом основании не рекомендуется производить чистовую обработку на этих скоростях.

С увеличением подачи нарост увеличивается, поэтому при чистовой обработке рекомендуется подача 0,1. 0,2 мм/об. Глубина резания существенного влияния на размеры нароста не оказывает.

Для уменьшения нароста рекомендуется уменьшать шероховатость передней поверхности режущего инструмента, по возможности, увеличивать передний угол лезвия γ (например, при γ= 45° нарост почти не образуется) и применять СОЖ. При черновой обработке образование нароста, напротив, благоприятно сказывается на процессе резания.

4.1.2 Классификация и виды стружек

Срезаемые стружки имеют различные вид и форму, зависящие от химического состава, структурного состояния и механи­ческих свойств обрабатываемых металлов, толщины срезаемого слоя, значения пе­реднего угла инструмента, скорости ре­зания и прочих менее влияющих факто­ров. И.А. Тиме еще в 1870 году разделил все виды струж­ки по внешнему виду и строению на основные тип. (Рис. 4.6).

а – надлома; б – элементная; в – ступенчатая; г – сливая.

Рис. 4.6 – Вида стружек

ЭЛЕМЕНТНАЯ СТРУЖКА. При обработке конструкционных сталей, если срезаемые элементы не связаны или слабо связаны между собой, то такой вид стружки можно назвать элементной. Стружка образуюется при обработке сталей пониженной пластичности и при больших толщинах сре­заемого слоя. Образование стружки происходит также при средних значениях используемых в производствен­ных условиях передних углов и скоростей резания.(Рис.4.6, б).

СТУПЕНЧАТАЯ СТРУЖКА. Струж­ка, состоящая из деформированных и взаимно сдвинутых элементов, достаточно прочно соединенных по пло­скостям скалывания, образуя сплошную ленту с ярко выраженными зазубринами называются ступенчатыми струж­ками. Внешний вид стружки показан на рис.4.6,в.

СЛИВНАЯ СТРУЖКА. При резании пластичных металлов с большими ско­ростями резания резцами с большими передними углами и при срезании слоя металла средних и малых толщин пласти­ческая деформация в пределах угла дей­ствия протекает более равномерно и связанные с ней внутренние напряжения тоже распределяются более равномерно по всему деформируемому объему. Следовательно, отсутствуют условия для пе­риодически повторяющихся через равные интервалы рабочего пути резца нарастание напряжений, приводящих к образо­ванию стружки скалывания. Материал сре­заемого слоя подвергается равномерной пластической деформации на всем пути рабочего движения резца. Срезаемая стружка имеет вид непрерывной ленты и не имеет видимых зазубрин и уступов. Стружки такого типа называются сливными (рис.4.6, г).

СТРУЖКА НАДЛОМА. Стружки элементные и сливные формируются при резании относительно пластичных мате­риалов — сталей, латуней, алюминиевых сплавов. Скользя по передней поверхности инструмента, стружки изгибаются и обра­зуют винтовые витки большего или мень­шего диаметра. При резании хрупких ме­таллов, таких, как чугуны и бронзы, обра­зование элементной стружки и сливных стружек практически не наблюдается.

Хрупкие металлы под действием силы, развиваемой лезвием резца, надламывают­ся и разрушаются, образуя мелкие осколки самых разнообразных форм и размеров, полностью отделенные друг от друга. Только в благоприятных спокойных усло­виях резания они могут на некоторое время сохранить взаимно упорядоченное положение благодаря механическому сцеплению неровностей. При слабом сило­вом воздействии это механическое сцеп­ление легко нарушается и стружка, имев­шая вид, схожий со ступенчатой стружкой, рассыпается на отдельные кусочки. Струж­ки такого типа называются стружками надлома и внешний вид их показан на рис.4.7, в.

а – ступенчатая; б – сливная; в – надлома

Рис. 4.7 – Классификация стружки по Тиме

а – стружка надлома; б – элементная стружка;

в – ступенчатая стружка; г – сливная стружка

Рис. 4.8 – Фотография стружки в зоне резания

Внешний вид стружки в известной степени характеризует процесс деформирования и разрушения, происходящие при резании различных материалов и при различных условиях обработки. (Например: при обработке меди с глубоким охлаждением, можно получить стружку надлома, а при резании с подогревом твердых и хрупких металлов – стружки скалывания и даже ступенчатые).

При резании современных конструкционных материалов, высокопрочных и тугоплавких сплавов, композитов и т.п. образуются стружки. по своей форме и внешнему виду значительно отличающиеся от принятой классификации. (Например: при обработке тантала – получается сильно деформированная, в виде оплавленных “комкообразных и узловатых” стружек. При резании хрупких материалов – похожа на стружку надлома – в виде различных “иголок”).

Следовательно: на вид стружки оказывает влияние пластичность обрабатываемого металла. С увеличением пластичности увеличивается вероятность образования сливной стружки, реже ступенчатой и редко элементной – и наооборот.

Стружкообразование и типы стружек

Металл, срезанный с заготовки режущим инструментом, называется стружкой. Процесс резания (стружкообразование) является одним из сложных физических процессов, при котором возникают и упругие и пластические деформации; этот процесс сопровождается большим трением, тепловыделением, наростообразованием, завиванием и усадкой стружки, повышением твердости деформируемых слоев металла и износом режущего инструмента. Вскрыть физическую сущность процесса резания и установить причины и закономерности явлений, которым он сопровождается, — основная задача науки о резании металлов. Правильное решение этой задачи позволит рационально управлять процессом резания, сделать его более производительным и экономичным, даст возможность получать более качественные обработанные поверхности и детали.

Под действием режущего инструмента срезаемый слой подвергается сжатию. Процессы сжатия и растяжения сопровождаются упругими и пластическими деформациями. В растягиваемом образце до точки α возникают упругие (обратимые) деформации (рис. 25), затем наступает текучесть металла (участок αс), после чего происходят пластические (необратимые) деформации, заканчивающиеся разрушением (разрывом).

Пластическое деформирование заключается в сдвиге одних слоев относительно других по плоскостям скольжения, которые совпадают в основном с направлением наибольших сдвигающих напряжений. Сдвиги происходят между отдельными частицами кристаллического зерна (монокристалла, рис. 26 и между самими зернами в поликристалле*; в результате сдвигов изменяется форма зерен, их размер и взаимное расположение.) Процесс пластического деформирования сопровождается большим тепловыделением и изменением свойств металла; одним из таких изменений является повышение твердости (а, следовательно, и хрупкости).

* Линии сдвига (линии Чернова) легко наблюдаются на отполированном цилиндрическом образце, подвергаемом растяжению или сжатию.

При сжатии картина будет аналогична описанной, только вместо удлинения образца произойдет его укорочение. Процесс сжатия при резании отличается от обычного сжатия образца, заключенного между двумя сближающимися поверхностями, тем, что срезаемый слой связан с остальной массой заготовки; поэтому, если обычное сжатие образца может быть названо свободным сжатием, то сжатие срезаемого слоя при резании можно назвать несвободным; основные закономерности свободного сжатия справедливы и для несвободного сжатия.

Процесс стружкообразования представляет собой процесс упругопластического деформирования (сжатия) срезаемого слоя.

В зависимости от условий обработки срезанный слой (стружка) может быть различных видов. При обработке пластичных металлов (сталей) образуются стружки трех типов: элементная, ступенчатай и сливная (рис. 27, а—в), а при обработке малопластичных металлов — стружка надлома (рис. 27, г).

Элементная стружка получается при обработке твердых и маловязких металлов с малой скоростью резания. Эта стружка состоит из отдельных пластически деформированных элементов, слабо связанных или совсем не связанных между собой. Образование таких элементов стружки было наглядно показано еще И. А. Тиме, положившим начало научному исследованию процесса стружкообразования.

Схема образования элементной стружки при свободном резании дана на рис. 28. Под влиянием силы Pz, приложенной к резцу, последний постепенно вдавливается в массу металла, сжимает его своей передней поверхностью и вызывает сначала упругие, а затем пластические деформации. По мере углубления резца растут напряжения в срезаемом слое, и когда они достигнут величины прочности данного метала, произойдет сдвиг (скалывание) первого элемента по плоскости сдвига AB, составляющей с направлением перемещения резца (с обработанной поверхностью) угол β1. Угол β1 называется углом сдвига (скалывания).

Читайте также:  Блокировка включения стартера

После я первого элемента стружки резец своей передней поверхностью сжимает (деформирует) следующий близлежащий слон металла, в результате чего образуется второй элемент, отделяющийся от основной массы металла по плоскости максимальных касательных напряжений под тем же углом β1 и т. д. В своих опытах И. А. Тиме установил, что в зависимости от угла резания δ угол ∆ = (180°— β1) = 145 ÷ 155° (чем больше δ, тем больше ∆).

Наблюдая за потускнением тщательно отполированных боковых поверхностей свинцовых пластинок, И. А. Тиме первый установил, что срезаемый слой подвергается пластическому деформированию. Позднее (1892—1893 гг.) проф. К. А. Зворыкин определил положение плоскости скалывания теоретическим путем, подтвердив данные И. А. Тиме (по данным К. А. Заворыкина угол ∆=135 ÷ 157°).

Работы советских исследователей показали, что в широком диапазоне положительных и отрицательных значений переднего угла резца угол ∆ имеет несколько большую величину (135 — 170°) и что по всей ширине среза угол сдвига β1 не является величиной постоянной. Поэтому плоскость сдвига правильнее называть поверхностью сдвига.

Используя киносъемку, проф. В. А. Кривоухов получил отчетливую картину образования элементной стружки при малой скорости резания (0,625 мм/мин) заготовки из стали 45 (рис. 29); на рис. 29, α один из элементов хотя и образован, но еще окончательно от основной массы металла не отделен; на рис. 29, б этот элемент отделился, и при движении резца продолжается деформация и образование следующего элемента (рис. 29, в, г и д), причем поверхностная часть слоя, превращаемого во второй элемент, уже подверглась пластическому деформированию на некоторую глубину при образовании предыдущего элемента, о чем говорит искривление предварительно нанесенной сетки. Перед отделением элемента по поверхности сдвига сначала, вследствие концентрации напряжения, иногда появляется опережающая трещина, которая, распространяясь кверху, переходит в поверхность сдвига (рис. 29, д). Отделенный второй элемент (рис. 29, е) располагается под первым. Искажение сетки, нанесенной предварительно на боковую поверхность пластинки, показывает, что оба элемента по всему их объему подверглись пластической деформации; искажение сетки вблизи поверхности сдвига показывает, что пластической деформации подверглись и эти слои металла.

Применив впервые для исследования процесса резания металлографический метод (1912—1914 гг.), Я. Г. Усачев показал, что микроструктура стружки отличается от микроструктуры основной массы обрабатываемого металла и что в самой стружке имеются плоскости скольжения АС (рис. 30), не совпадающие по направлению с поверхностью сдвига АВ. Обнаруженные Я. Г. Усачевым плоскости скольжения представляют собой плоскости, в которых происходят относительные сдвиги частиц металла при его пластическом деформировании (сжатии), перед тем как элемент стружки отделится от основной массы металла по поверхности сдвига. Эти плоскости скольжения являются вынужденным направлением относительных сдвигов частиц металла при образовании стружки, что вызывает сильную деформацию зерна металла.

Микрофотография стальной стружки приведена па рис. 31. По сравнению с зернами основной массы металла зерна стружки сильно деформированы (вытянуты) в направлении плоскостей скольжения под углом β2.

Ступенчатая стружка (см. рис. 27, б) получается при обработке заготовок из сталей со средней скоростью резания. Прирезцовая сторона такой стружки гладкая, а на противоположной стороне имеются зазубрины с выраженным направлением отдельных связанных между собой элементов.

Сливная стружка (см. рис. 27, в) получается при обработке заготовок из сталей с высокой скоростью резания. Она сходит с резца в виде ленты, без зазубрин, присущих ступенчатой стружке. Процесс образования сливной стружки может быть представлен следующим образом. Под действием силы Рz, приложенной к резцу, в обрабатываемой заготовке в зоне оесbdo (рис. 32) создается напряженное состояние, а, следовательно, происходит пластическое деформирование. Каждая частица металла, попадая в граничную зону оесb, начинает пластически деформироваться (вытянутые зерна на рис. 32). По мере перехода от границы оесd к границе оd пластическое деформирование (сдвиг) частиц металла возрастает. На границе оd, т. е. на поверхности наибольших сдвигов, происходит последний сдвиг элементов малой толщины относительно друг друга под углом β2 и переход срезаемого слоя толщиной α в сливную стружку толщиной α1. Поверхность сдвига, направленная под углом β1, является в этом случае верхней границей зоны, непрерывно подвергающейся пластическому деформированию от действия резца. При элементной и ступенчатой стружках эта поверхность была поверхностью, по которой происходило разрушение (скалывание) срезаемого слоя на отдельные элементы.

Чем больше скорость резания, меньше угол резания, тверже обрабатываемый металл, больше толщина среза и выше маслянистость смазочно-охлаждающей жидкости, тем больше угол β1. Пластическое деформирование при резании происходит не только в зоне ocebdo. Стружка, особенно ее прирезцовые слои толщиной а2, подвергается дополнительной пластической деформации от действия сил трения во время скольжения стружки по передней поверхности резца. В результате этой деформации зерна металла у прирезцовой стороны стружки располагаются в направлении, параллельном передней поверхности резца. Толщина а2 составляет 2—20% толщины стружки.

Дополнительной деформации, вследствие упругого последействия обработанной поверхности и большого ее трения о заднюю поверхность резца, подвергаются и слои (толщиной а3), расположенные близко к обработанной поверхности.

Учитывая, что срезанная стружка пластически деформирована по всей толщине и что пластическая деформация распространяется также в глубину от обработанной поверхности и от поверхности резания, общую зону распространения пластической деформации при стружкообразовании можно очертить границей bсef (см. рис. 32) *.

Кроме стружек указанных типов при обработке заготовок из сталей могут образовываться и промежуточные стружки. Чем больше скорость резания и вязкость обрабатываемого металла, меньше угол резания и толщина среза и выше качество смазочно-охлаждающей жидкости, тем стружка ближе к сливной.

Еще И. А. Тиме в своих работах указывал на переменность силы, действующей на резец со стороны срезаемого слоя. Наименьшее значение силы резания при элементной стружке будет при образовании первого элемента. По мере продвижения резца и увеличения деформации элемента сила резания будет возрастать, достигая наибольшего значения в момент скалывания элемента, а затем уменьшаться до некоторого значения, но не до нуля, так как второй элемент стружки начинает деформироваться несколько раньше, чем заканчивается скалывание первого элемента. Такое изменение силы резания вызывает неравномерную нагрузку на резец, заготовку и все части станка, что при недостаточной жесткости может привести к вибрациям и ухудшению качества обработанной поверхности. При ступенчатой стружке сила резания будет изменяться меньше, чем при элементной, и работа будет протекать более спокойно. Еще меньше сила резания будет изменяться при сливной стружке, что наряду с более равномерной нагрузкой на систему СПИД будет способствовать получению обработанной поверхности более высокого класса шероховатости.

Таким образом, по типу стружки можно судить о качественной стороне протекания процесса резания. Получение сливной стружки вместо стружки скалывания и ступенчатой во многом подтверждает правильность назначенных геометрических элементов режущей части резца и элементов режимов резания.

Стружка надлома (см. рис. 27, г) получается при обработке малопластичных металлов (твердых чугуна и бронзы). Стружка состоит из отдельных как бы выломанных элементов разнообразной формы не связанных или очень слабо связанных между собой. Опережающая трещина при образовании стружки надлома распространяется сразу вдоль всей поверхности сдвига, по которой стружка отделяется от основной массы металла. «Сыпучая» стружка надлома пластически мало деформирована, но она создает резко неравномерную нагрузку на всю систему СПИД. Обработанная поверхность при образовании такой стружки получается шероховатой, с большими впадинами и выступами. Будучи слабо связанными между собой, элементы стружки надлома имеют малое относительное перемещение по передней поверхности резца. В определенных условиях, при обработке заготовок из чугунов средней твердости, стружка надлома может получиться в виде колец, но сходство со сливной стружкой здесь только внешнее. Достаточно слегка сжать такую стружку в руке, как она легко разрушится на отдельные элементы.

При соприкосновении резца с деформируемой частью металла вследствие большого давления резца и вызванного этим давлением пластического деформирования близлежащих к передней поверхности слоев, а также наличия микронеровностей на передней поверхности резца между ними (т. е. между резцом и деформированным слоем), происходит зацепление. Это зацепление создает на передней поверхности резца тонкий заторможенный слой А (рис. 33). Чем грубее обработана передняя поверхность резца, тем больше толщина заторможенного слоя, относительно которого начнет течь пластически деформированный по всей толщине среза и уходящий в стружку металл. Торможению тонкого слоя металла в зоне деформации способствует и молекулярное сцепление (прилипание) поверхностей контакта стружки и резца.

При перемещении стружки силы внутреннего трения, действующие в слоях перехода от тонкого заторможенного слоя к основной массе стружки, производят дополнительные деформации в этих слоях, направление сдвигов которых совпадает с направлением передней поверхности резца.

В заторможенном слое, который деформирован больше слоев стружки, соприкасающихся с ним, сдвиги происходят со значительно меньшими скоростями, а потому наличие заторможенного слоя, расположенного у самой режущей кромки, создает такие условия, при которых наибольшее относительное скольжение стружки по передней поверхности резца, а, следовательно, и трение, вызванное этим скольжением, будет протекать на некотором расстоянии от режущей кромки. Этим и объясняется то, что, несмотря на наибольшее давление у самой режущей кромки, износ резца по передней поверхности (в виде лунки) начинается на некотором расстоянии от режущей кромки. Центр лунки износа принято называть центром давления стружки на резец.

Обработка металлов резанием: виды стружек при ОМР

Слово “стружка” – самое обычное понятие для русского языка. Но виды стружек в понимании людей бывают разными. Некоторые даже приписывают стружке назидательное значение. Ведь говорят же про строгого начальника, что он снимает стружку с подчиненных. При этом имеют в виду, что он отчитывает работников за неправильные действия, недолжное отношение к работе, пытается искоренить порочную практику.

Читайте также:  Где купить быушный автомобиль

Что-то подобное происходит и при изготовлении деталей: с заготовки снимают лишний слой, получая необходимое изделие. А стружка, она и есть стружка – обычный производственный утиль. Ее собирают и отправляют на переработку.

Что такое стружка?

Стружкой называется некрупная фракция какого-либо материала, в том числе дерева, пластмассы, металла, являющая собой неширокий филигранный слой, снятый с заготовки посредством строгального оборудования, ножей либо других инструментов. В металлическом производстве стружка является побочным продуктом. Отходы ее ожидаемы. Ненужные обрезки цветных, черных и даже драгоценных металлов образуются в результате механической обработки на сверлильных, фрезерных и токарных станках. Как правило, структура стружки сохраняет идентичность с регламентируемым материалом изделия. В исключительных случаях обнаруживается смешение сплавов, различающихся по химическому составу. Такое возможно после сварки, пайки и подобных манипуляций.

Процесс обработки металлов резанием (ОМР) осуществляется при заданных параметрах с использованием инструментов и материалов с разными свойствами. В зависимости от этого в зоне резания возникают силы, влияющие на качество обработки и образование стружки. Профессор-исследователь И. А. Тиме определил следующие основные виды стружек:

  • стружка надлома – характерная при обработке чугуна, состоящая из мелких фрагментов-крупиц;
  • сливная стружка – гладкая, завитая, чаще всего образующаяся при обработке меди;
  • стружка скалывания (скола) – фрагменты материала, остающиеся от металлообработки твердых сталей и победитов.

По виду и цвету стружки можно судить о качестве получаемой в результате ОМР поверхности и технологичности процесса в целом.

Токарная обработка деталей

Самым распространенным приемом ОМР, позволяющим получить деталь нужной конфигурации и шероховатости, является токарная обработка. Суть заключается в срезании с болванки или заготовки ненужного слоя металла. Воздействуя на снимаемый слой передней поверхностью, резец деформирует его. В результате сжатия металла, сдавленный его элемент скалывается и дислоцируется передней поверхностью инструмента вверх. Далее алгоритм повторяется: стружка скалывается, отделяется и завивается в красивые пружины.

Каких только видов стружки при токарной обработке не встречается. Влияние оказывают следующие факторы:

  • степень связанности элементов металла, последовательно скалываемых в процессе обработки (сливная стружка, надлома и скалывания);
  • режимы резания: скорость вращения шпинделя, величина подачи суппорта, глубина резания;
  • применение смазочно-охлаждающих жидкостей.

Цвет побежалости стружки

В машиностроении, в частности металлорезании, существует такое понятие, как цвет побежалости. Его можно сравнить, например, с переливающимися разводами бензина на поверхности лужи после сильного дождя. Оказывается, по цвету побежалости и необычному виду стружки знающие станочники без труда могут определить степень нагрева в зоне резания и понять, что что-то пошло не так: возможно, затупился резец, который нужно срочно заточить или заменить.

Природа такого явления на поверхности раскаленного металла заключается в образовании тончайшего слоя – пленки цвета побежалости. Какова степень накала стружки, таков и окрас пленки. Цветовая гамма варьируется от чуть желтого оттенка при 200 0С, минуя пурпуровый и темно-синий цвета при 270-290℃, до светло-серого, почти белого при 400 0С.

С неподдельным интересом любуются свежими стружками студенты машиностроительных учебных заведений, впервые пришедшие в цех на практику. Змейки, бусы, колечки, гнезда – чего только не разглядят в обычной стружке восторженные молодые люди.

Разные формы, цвета и хитросплетения стружек вдохновляют некоторых людей на творчество. К примеру, один из них сделал много фотокадров с красивой металлической стружкой и назвал необычную галерею «Стружка, ты космос!». Другой же автор, Владимир Каргин, любитель создания объемных панно, изготовил ряд картин, выполненных из различных видов стружек. Все темы его картин связаны с природой.

Побочный продукт производства

Отходы всех видов металлической стружки, включая цветную, утилизируют и отправляют на вторичную переработку. Данный процесс трудоемкий: он включает сортировку стружки, отжим масла, дробление, брикетирование и транспортировку на переплавку. Брикетирование необходимо для минимизации угара при переплавке стружки в печах. Механизмы, применяемые для переработки стружки:

  • центрифуга для отжимки масла;
  • дробилка для размельчения стружки;
  • брикетировочные (пакетировочные) прессы для компактной утрамбовки стружки.

Все станочники знают, что при обработке металлов резанием нужно защищать глаза и руки: работать в очках или с установленными на станках защитными щитками, а намотавшуюся и застрявшую стружку убирать крючком. Стружка зачастую имеет красивый вид, но она всегда опасна, поскольку бывает: острой, горячей, колючей. Берегите себя.

Советуем подписаться на наши страницы в социальных сетях: Facebook | Вконтакте | Twitter | Google+ | Одноклассники

Виды стружки: основные свойства и характеристики, способы получения и сферы применения материала

Во время механической обработки древесины возникает несколько видов отходов: начиная мельчайшей древесной пылью и заканчивая крупной технологической щепой.

Но все же наиболее популярный и востребованный из всех видов вторичного древесного сырья – стружка.

Она различается по ряду признаков, которые определяют сферы ее использования.

В этой статье мы расскажем:

  • чем стружка отличается от опилок и щепы;
  • какие документы регламентируют характеристики стружки;
  • по каким параметрам можно разделить этот вид отходов.

Также вы узнаете, как влияют характеристики стружки на ее применение, и для чего используют те или иные виды этих отходов.

Отличия от щепы и опилок по ГОСТу

В СССР и РФ приняты нормативные документы, которые определяют стандарт, позволяющий четко отличать один вид отходов от других.

Вот список этих ГОСТ:

Согласно этим документам, стружка – это отходы резания древесины любым способом, тогда как опилки появляются в результате распиливания, а щепа — в результате рубки.

Это деление довольно условно, потому что невозможно четко отделить, где древесину режут, а где рубят, особенно при станочной обработке. Ведь вращающийся барабан с установленными на нем ножами с одной стороны режет материал, потому что нож входит в заготовку, проходит сквозь нее и выходит наружу, а с другой стороны рубит, потому что резание – небыстрый процесс, а скорость движения ножа огромна.

Поскольку деление условно, многие придерживаются того, что материалы отличаются размером и формой.

Все маленькие отходы, длина которых меньше 5 мм, а толщина не превышает 1 мм, относят к опилкам. Отходы длиной свыше 5 мм и толщиной не превышающие 1 мм относят к стружке. Любые отходы толщиной свыше 1 мм относят к щепе.

Разновидности материала и свойства

Стружку удобно делить по:

  • способу получения;
  • размерам;
  • влажности;
  • породе древесины;
  • чистоте.

Способ получения

Характеристики стружки напрямую зависят от способа их получения, поэтому сначала мы расскажем о тех операциях и инструментах, использование которых и приводит к появлению стружки. Основное деление происходит по способу воздействия:

Под ручным воздействием подразумевают любую обработку древесины, в которой используют ручные инструменты, такие как:

Рубанки и фуганки воздействуют на древесину под строго заданным углом, поэтому их можно использовать только для снятия тонкого слоя с деревянной детали и выравнивания поверхности.

Ножи, стамески и топоры можно использовать различными способами, поэтому в результате их применения возможно появление как стружки, так и щепы.

Под станочным воздействием подразумевают обработку древесины любым инструментом, который самостоятельно воздействует на древесину, поэтому оператору или работнику остается лишь направлять это воздействие. В большинстве случаев для воздействия используют фрезу (стальной цилиндр, барабан) с установленными на ней ножами необходимой формы.

По этому принципу работают:

  • электрорубанки и электрофуганки;
  • ручные фрезы;
  • деревообрабатывающие станки.

Исключение составляют станки для производства древесной шерсти, которые работают по другому принципу.

В них основную работу выполняет каретка, которая движется вдоль лежащей на станке заготовки и срезает с нее тонкий (сотые доли мм) слой древесины, одновременно разрезая его на полоски шириной 3–6 мм.

Размеры и форма при резании

Во время любого резания древесины происходит отделение небольшого участка, размеры которого зависят от:

  • положения и угла наклона ножа или лезвия относительно волокон;
  • скорости его продвижения вперед;
  • траектории движения;
  • толщины срезаемого слоя;
  • влажности и породы древесины.

Когда нож движется вдоль волокон, он большей частью разрушает не сами волокна, а связи между ними, в результате чего отделяет пласт древесины от обрабатываемой детали.

Если же нож направлен поперек волокон, то ему приходится разрушать связи между ними, в результате чего стружка получается хрупкой и легко разделяется на узкие полоски (иглы).

Кроме того, во время движения ножа поперек волокон их разрывает еще и по длине, ведь срезанный слой поднимается над обрабатываемой деталью, но длина волокон не увеличивается, и они рвутся. Поэтому продольная стружка всегда с относительно ровными краями, а поперечная всегда с острыми и рваными.

При ручной обработке рубанком или фуганком нож всегда находится под одним углом по отношению к древесине, поэтому снятие стружки происходит по всей длине воздействия на деталь.

При станочной обработке нож движется по траектории вращения наружной поверхности барабана, поэтому угол его воздействия на древесину постоянно меняется. Поэтому скорость движения рубанка или фуганка влияет на длину стружки и чистоту обработки древесины незначительно.

Однако при станочной обработке чем выше скорость движения ножа, тем больше его инерция и энергия воздействия, поэтому тем легче он разрезает древесину. Ведь он сначала входит под углом к направлению волокон, затем идет вдоль них и выходит под углом. Чем выше скорость вращения фрезы (барабана), тем легче нож входит и выходит из древесины, что и обеспечивает чистоту обработки.

Не менее важна и толщина срезаемого слоя – чем он меньше, тем легче срезаемый слой отделяется от основной древесины.

Поэтому при ручной обработке рубанком или фуганком оптимальная толщина снимаемого слоя составляет 0,01–0,1 мм.

При такой толщине отделяемый слой легко изгибается и, закручиваясь, движется по ножу.

Поэтому стружка от этих инструментов напоминает спираль, чем меньше толщина снимаемого слоя, тем чище обрабатываемая поверхность, и тем сильней закручена стружка.

Читайте также:  Бывает повезет

При машинной обработке оптимальная толщина снимаемого слоя составляет 1–3 мм. Дальнейшее уменьшение ведет к увеличению времени обработки, а снятие более толстого слоя приводит к слишком сильному воздействию поперек волокон, из-за чего страдает качество обработки.

Кроме того, важна и скорость подачи детали, ведь чем быстрей она движется, тем на большую глубину погружается нож поперек волокон.

Поэтому оптимальной является такая скорость подачи, при которой толщина снимаемой стружки составляет 0,01–0,1 мм. Причем чем меньше толщина каждой стружки, тем чище поверхность древесины после обработки.

Длина стружки при станочной обработке зависит от диаметра круга, проходящего через лезвия ножей. Чем больше диаметр этого круга, тем больше получается траектория движения ножа, во время которой он срезает древесину.

Когда обрабатываемая деталь только подходит к барабану, траектория движения ножа по древесине невелика, ведь ножи цепляют лишь самый край.

По мере продвижения обрабатываемой детали увеличивается и длина пути ножа по древесине.

При этом, нож входит и выходит поперек волокон на большой скорости, из-за чего стружка ломается и разделяется на полоски, длина которых равна ширине ножа, а ширина равна расстоянию между соседними слоями древесины. Ведь связка между слоями гораздо слабей не только связки внутри волокон, но даже связки между соседними волокнами.

Из-за слабой связи между волокнами в пределах одного слоя, многие стружки за время пути от фрезы до бункера вытяжной вентиляции ломаются и становятся гораздо короче, поэтому все отходы, собранные в бункере, имеют различную длину. В результате вперемешку собираются более крупная древесная и мелкая стружки.

На форму и размеры стружки также влияет влажность древесины, ведь чем больше в волокнах влаги, тем они мягче и гибче. Поэтому сложно обрабатывать древесину, если ее влажность меньше значения в 10%.

Однако и влажность свыше 18% осложняет обработку, ведь древесина становится слишком гибкой и мягкой, поэтому стружка периодически захватывает с собой часть слоя дальше ножа.

Когда это происходит, столяры говорят, что древесину задирает. Также задиры бывают при резании детали из древесины с перекрученными слоями.

При обработке древесины ножом, стамеской или топором действуют те же правила, которые работают в отношении остальных способов воздействия, поэтому форма стружки зависит от:

  • выполняемой операции;
  • положения и направления движения инструмента относительно волокон;
  • породы и характеристик древесины.

Порода древесины

В зависимости от породы древесины, из которой сделана стружка, соответственно, различают и ее разновидности.

К примеру, бывают

и другие виды древесной стружки.

Порода древесины влияет на прочность связей как между волокнами в составе одного слоя, так и между соседними слоями.

Твердые породы, такие как:

отличаются высокой прочностью волокон в составе слоя, а также более сильной связью между соседними слоями. Кроме того, слои плотной и тяжелой древесины более жесткие, а значит и более ломкие.

Поэтому при резке вдоль волокон стружка получается такой же, как при обработке мягкой древесины, однако, когда нож идет поперек, отходы получаются более острыми.

Это происходит из-за большей прочности волокон – нож режет их лишь в зоне контакта, поэтому на границе с зоной контакта, где снимаемый слой изгибается, следуя форме ножа, древесину ломает и рвет, из-за чего образуются острые края.

Кроме того, стружка сохраняет удельную массу и удельную теплотворность исходной древесины, поэтому отходы обработки дуба и других твердых пород всегда будут тяжелей и теплотворней, чем отходы обработки сосны или осины.

Сохраняют стружки и все вещества, которые пропитывают исходную древесину, поэтому из смолистых пород, таких как:

получатся такие же смолистые отходы.

Сохраняются в стружке и такие характеристики древесины, как:

  • теплопроводность;
  • способность впитывать воду;
  • стойкость к болезням и вредителям.

Теплопроводность древесины связана с такими факторами, как:

  • плотность (зависит от породы);
  • влажность;
  • направление воздействия (вдоль или поперек волокон).

Чем плотней и тяжелей исходная древесина, тем плотней и тяжелей получатся отходы, влажность можно отрегулировать сушкой или замачиванием, а направление воздействия актуально лишь для целых бревен или других деревянных деталей.

В стружке все частицы расположены в разных направлениях, поэтому ее теплопроводность находится между этими же параметрами древесины, но при воздействии вдоль и поперек волокон.

Поэтому отходы обработки древесины плотных и тяжелых пород всегда будут менее теплопроводными, чем легких.

Способность впитывать воду связана со способностью волокон и капилляров расширяться, поэтому стружка легких пород, как и исходная древесина, будет впитывать больше воды, чем отходы обработки тяжелых пород.

Стойкость к болезням как у цельной древесины, так и у стружки, в первую очередь зависит от количества природных консервантов и антибиотиков, поэтому хвойная стружка, как и исходная древесина, будет менее подвержена болезням из-за высокого содержания смол.

Применение

Правильный выбор стружки многократно увеличивает эффективность ее применения, а неправильный наоборот, резко снижает.

Необходимо не только знать, какая разновидность отходов резания древесины подходит для тех или иных работ, но и уметь по внешнему виду определять, подойдет ли этот материал для данного действия.

Мы составили таблицу, в которую включили все виды стружки, исключая деление по породе древесины и влажности, а также различные способы ее применения. Чтобы все данные поместились в таблицу, мы присвоили каждому типу стружки свой номер:

  • СВ – станочная обработка вдоль волокон;
  • СП – станочная поперек волокон;
  • РВ – обработка рубанком и фуганком вдоль волокон;
  • РП – рубанком и фуганком поперек волокон;
  • НВ – ножом, стамеской и топором вдоль волокон;
  • НП – ножом стамеской и топором поперек волокон;
  • РФ – ручной фрезой в любом направлении;
  • ДШ – древесная шерсть.

Кроме того, мы будем описывать соответствие стружки тем или иным работам цифрами 1–3, где:

  • 1 –совсем не подходит;
  • 2 – применять можно, но результат будет не слишком хорошим;
  • 3 – подходит оптимально.
ПрименениеСВСПРВРПНВНПРФДШ
Мульчирование огорода и создание компоста33333333
Подсыпка животным21212113
Создание топливных брикетов и пеллет33333321
Копчение32323211
Сжигание в отопительных котлах и печах33333331
Стружкобетон23232312
Цементно-стружечные плиты (ЦСП)33333323
Транспортировка хрупких предметов11211113
Производство спирта и биотоплива33333333
Утепление дома32322223
Поделки33333333

Вывод

Разновидностей древесной стружки встречается достаточно много. Получаемый вид зависит от способа резания и обработки, породы древесины и прочих факторов. Из данной статьи вы также узнали:

  • чем отличаются различные виды стружки;
  • как их получают, и какими характеристиками они обладают.

Также выяснили оптимальные сферы применения каждого из видов древесной стружки.

Процесс образования стружки и типы стружек

В зависимости от условий обработ­ки стружка может быть разных видов. При обработке пластичных материа­лов (конструкционные стали) образу­ется элементная стружка (рис. 5), ступенчатая и сливная, а при обра­ботке малопластичных материалов— стружка надлома. Эта классификация стружек предложена в 1870 г. Н. А. Тиме. Ею пользуются и в настоящее вре­мя.

Элементная стружка (рис. 5, а) состоит из отдельных, пластически деформированных элементов, сла­бо связанных или совсем не связан­ных между собой. На рис. 6 и 7 пока­заны схемы образования элементной стружки. Резец, установленный на глубину а, перемещается под действи­ем силы Р, передаваемой суппортом станка, и постепенно вдавливается в

Рис. 5. Виды стружек, образующихся при резании

Рис. 6. Схема образования стружки (по И. А. Тиме)

металл заготовки, сжимает его своей передней поверхностью я вызывает сначала упругие, а затем пластические деформации. Различают следующие фазы образования элемента (по И. А. Тиме). В начале резания (рис. 6, а) происходит соприкосновение рез­ца с обрабатываемой заготовкой. За­тем резец своей вершиной вдавлива­ется в металл (рис. 6,6), который претерпевает деформацию сдвига. По мере углубления резца в срезаемом слое растут напряжения и, когда они достигнут величины предела прочно­сти обрабатываемого металла, про

Рис. 7. Схема образования стружки: — плоскостьскалывания

изойдет сдвиг (скалывание) первого элемента (1) по плоскости сдвига АВ, составляющей с направленным перемещением резца угол , равный 30—40 °. Угол называется углом сдвига. Внутри каждого элемента про­исходят межкристаллические сдвигипод углами =60—65° (рис. 7).

После скалывания первого элемен­та стружки резец сжимает следующий близлежащий слой металла, в резуль­тате чего образуется второй элемент (2), отделяющийся от заготовки по плоскости наибольших касательных напряжений под тем же углом и т. д. (рис. 6, в,г).

Цифрами 1, 2, 3. 10 обозначены последовательно образуемые элемен­ты стружки.

Ступенчатая стружка (см. рис. 5, б) получается при обработке сталей со средней скоростью резания. Ступенчатая стружка имеет одну сто­рону (со стороны резца) гладкую, а другая сторона имеет ступеньки (за­зубрины) с выраженным направлени­ем отдельных элементов, прочно меж­ду собой связанных. У ступенчатой стружки разделение ее на части не происходит.

Сливная стружка (см. рис. 5, в) сходит с резца в виде ленты без зазубрин, присущих ступенчатой струж­ке. Она получается при обработке ста­лей с высокой скоростью резания. Поверхность стружки, прилегающая к пе­редней поверхности резца, сравнитель­но гладкая, а при высоких скоростях отполирована. Ее противоположная сторона покрыта мелкими зазубринками — насечкой и имеет бархатистый вид.

Стружка надлома (см. рис. 5, г) получается при обработке мало­пластичных металлов (твердый чугун, твердая бронза). Стружка состоит из отдельных, не связанных между собой кусочков различной формы и разных размеров. Обработанная поверхность при такой стружке получается шерохо­ватой с впадинами и выступами.

Тип стружки во многом зависит от рода и механических свойств обраба­тываемого материала. При резании пластичных материалов возможно об­разование элементной, ступенчатой и сливной стружки. По мере увеличения твердости и прочности обрабатываемо­го материала сливная стружка перехо­дит в ступенчатую, а затем в элемент­ную. При обработке хрупких материа­лов образуется или элементная, или стружка надлома.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 10230 – | 7925 – или читать все.

Ссылка на основную публикацию