Термоэлектронная эмиссия

Исследования показали, что имеет место и альтернативны механизм возникновения естественных термотоков — термоэлектронная эмиссия; этот механизм обусловлен тем, что в результате пластического деформирования и трения некоторые электроны на контактных поверхностях в зоне стружкообразования приобретают кинетическую энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера и их отделения от границы металла. Термоэлектрические токи этого происхождения имеют импульсный характер, т. е. приводят к возникновению на контактных поверхностях быстроменяющихся электрических потенциалов. Подобные провода нередко используют при монтаже отопления. Так, при точении маломагнитной стали 45Г17ЮЗ и высокопрочного чугуна ВЧ твердосплавными резцами со скоростью 25—50 м/мин характерны колебания потенциалов с низкой частотой (100—300 Гц) и малой амплитудой; при увеличении скоростей до 200—300 м/мин частота возрастает до 5000 Гц и амплитуда — до 2,0-2,5 мв. Импульсные высокочастотные колебания потенциалов указывают на наличие непрерывно действующих электрических зарядов и разрядов на контактных поверхностях, возникающих при беспрерывном замыкании и размыкании субмикроконтактов. При обработке резанием в отличие от электрических контактов (где имеет место периодический полный разрыв цепи) происходит постоянная смена зон микроконтакта. В любой момент в ряде мест происходит разрыв цепи, а в других— ее замыкание.

Таким образом, общий термоток, возникающий в зоне стружкообразования в процессе обычного резания, можно разделить наг две составляющие: постоянную, обусловленную наличием замкнутой цепи из неоднородных металлов, и переменную, обусловленную термоэлектронными процессами на трущихся поверхностях. Возникающие т. э. д. с. сильно зависят как; от скорости резания, так и от подачи. Эти зависимости величины т. э. д. с. получены при обработке стали 20 сверлами из стали; при изменении скорости резания применялись сверла с диаметром = 19 мм, скоростью = 0,14 мм/об, подачи = 15 мм. Возникающая т. э. д. с. вызывает появление специфических причин интенсификации износа рабочих поверхностей инструмента вследствие электроэрозионного и электродиффузионного воздействий. Электроэрозионный износ происходит вследствие периодического эрозионного разрушения микроконтактов, обусловленных электрическими разрядами. Электродиффузионный износ происходит в результате перераспределения компонентов инструментального и обрабатываемого металла на контактных поверхностях под действием электрической диффузии; интенсивность его сильно возрастает при увеличении температур контакта и плотности электрического тока. Электродиффузионный износ протекает, например,, в виде миграции атомов углерода, обладающих большой подвижностью. Направление миграции атомов (из инструмента в обрабатываемый материал или наоборот) не всегда играет решающую роль, так как в обоих случаях происходит ослабление структуры материала инструмента, облегчающее его разрушение. Наиболее! интенсивный износ инструмента наблюдается при максимальных колебаниях потенциалов. Увеличение износа при росте потенциалов связано с разрядными термоэлектрическими процессами,;: вызывающими молекулярное дробление материала резца. Неравномерность контактных электрических процессов приводит к повышению температуры, что способствует образованию очагов микроизноса, которые, являясь концентраторами напряжений, в свою] очередь влияют на повышение потенциалов. Средством снижения интенсивности отрицательного действия! электрических явлений является подача в зону контакта, который гасит электрические разряды. Другими способами являются разрыв электрической цепи путем изоляции резца или заготовки и подача в зону резания слабых токов в направлении, противоположном возникающим при резании (противотоков).