Дальский А.М., Косилова А.Г. и др. (ред.) - Справочник технолога-машиностроителя, том 2 - 2003 (1004786), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Происходит перевод трения между инструментальным и обрабатываемым материалаыи в трение между смазочной пленкой, и материалом или в трение между пяенками, или между слоями пленки. К смазочным пленкам, образующимся на поверхностях режущего инструмента, предьявляются высокие требования: в соответствии с особенностями процесса пленки должны выдерживать большие нормальные нагрузки, прочно удерживаться на металлических поверхностях, сохранять свои свойства при высоких температурах Различают следующие виды смазок; гидродинамическую, граничн)ю и смазку высокого давления. При гидродинамической смазке происходит снижение силы трения за счет разделения трущихся поверхностей жидкой пленкой Сопротивление сдвигу жидкостной пленки очень мало.
Однако прочность этой пленки и ее сцепление с поверхностью низки. В зоне резания при больших действующих нагрузках и температурах расчетные толщины жидких пленок для обычных ньютоновских жидкостей в 10' .. 1О' раз меньше средней высоты микронеровностей на трущихся поверхностях, что говорит о незначительной роли гидродинамической смазки в условиях резания.
Но гидродинамическая смазка действует в областях упругого и упругопластического контакта и может играть существенную роль, например, в снижении сил трения в кондукторных втулках при обработке отверстий. При гидродинамической смыке закономерности трения определяются в основном свойствами смазочного вещества, а не поверхностей, между которыми происходит трение. При граничной смазке трение зависит не только от свойств смазочнопз вещества, но и от свойств трущихся металлических поверхностей.
Само смазочное вещество возникает в пропессе резания при взаимодействии поверхности с внешней средой. Граничная смазка обусловлена действием пленки, адсорбционно связанной с трущейся поверхностью Толглина пленки колеблется от нескольких десятков до нескольких сотен ангстрем. Коэффициент трения при граничной смазке выше, чем коэффициент трения при гидродинамической смазке, но выше и устойчивость пленки к неблагоприятным условиям Адсорбция наиболее активно протекает в том случае, когда в состав среды входят поверхностна-активные вещества (ПАВ). Различают пленки, адсорбированные физически или химически в зависимости от типа сил, удерживающих пленку на поверхности металла.
Алсорбция зависит от формы, природы и температуры адсорбента, а такжеприроды и кинетической энергии молекулы адсорбата. При физической адсорбции полярные группы молекул удерживаются на поверхности слабыми силами, обусловленными силами электростатическою притяжения между атомами и молекулами СОТС и твердого тела Физическая алсорбция наиболее сильна при низких температурах.
На практике сфера существования физической адсорбции ограничивается обработкой высокотеплопроводных материалов с относительно невысокими режимами резания При химической адсо)збции (хечосарбции) происходит обмен электронами между адсорбентом и адсорбатои.При этом образовавшиеся пленки удерживаются на поверхности твердого тела химическими связями, которые намного прочнее физических. Особенностью хемосорбции является ее обратимость — в определенных условиях наступает лесорбция с восстановлением исходных продуктов. Частным случаем граничной смазки с толщиной пленки, не превышающей несколько десятков ангстрем, является пассакалия ювенильных поверхностей, возникающих при резании.
Основной эффект пассивации - предотвращение образования металлических связей межлу контактирующими поверхностями инструмента и заготовки, приводящих к усиленному адгезионночу и диффузионному изнашиванию инструмента Пассивация происходит в результате реакции активных компонентов СОТС (молекул, ионов, радикалов) с непрерывно образующимися в процессе резания ювенильными поверхностями инструмента, стружки и заготовки.
Ввиду высокой проникающей способности плазмы по сравнению с жидкостью механизм пассивации приобретает наибольшее значение в области пластического контакга, находящейся в непосредственной близости от режущей кромки, то есть там, куда затруднено проникновение жидкости и где образование жидких или твердых пленок маловероятно. Пассивация замедляет, но не предотвращаег адгезиоиное изнашивание. При повышении энергии молекул среды и их активности происходит внедрение атомов среды в кристаллическую решетку металла и образовании на поверхности металла химических пленок (оксидов, сульфидов, хлоридов, фосфатов и др ) — возникает смазка высокого давления Внутренние связи продукта химической реакции превосходят связи металла, поэтому реакция образования пленок смазки высокого давления необратима.
Десорбция может происходить только как десорбция продуктов реакции. Наиболее активными элементами, которые участвуют в образовании смазки высокого давления, являются: хлор, фтор, сера, фосфор, йод и др. Эти элементы образуют слои химических соединений с металлом с более низкими сдвиговыми сопротивлениями и температурами плавления - происходит снижение коэффициента трения в зоне контакта трущихся поверхностей.
На практике возможны такие условия, ко- Смазывающие свойства углеводородов, вкодяших а состав минеральных масел, повышаются с увеличением их молекулярной массы и, следовательно, вязкости. Эффективность минеральных масел ниже, чем растительных, гда на одной и той же поверхности действуют даа вида смазки — граничная и высокого давления. Такое сочетание достигается при использовании многокомпонентных твердопленочных СОТС. При резании с такой СОТС на поверхности инструмента образуется и непрерывно возобновляется твердая полимерная пленка, наполненная тонко диспергированными противоизносными и противозадирными присадками.
Смазываюшее действие СОТС определяется скоростями образования и изнашивания смазочных пленок, их составом, строением, толщиной, свойствами и прочностью сцепления с металлом. На выбор состааа СОТС'для различных операций механической обработки влияют материал инструмента и заготовки, температура и давление в местах их контактов. Максимальная (критическая) температура, при которой сохраняется работоспособность СОТС, зависит от ее состава. Значения критической температуры для некоторых компонентов СОТС приведены в табл 1.
так как полярные молекулы расппельных масел образуют более прочные смазочные пленки. Смазывающие свойства некоторых применяемых смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и их компонентов приведены в табл. 2 ДЕЙСТВИЯ СОТС ПРИ РЕЗАНИИ 446 СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДА1ОШИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРРЛБ1 ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ 447 Продалэсвнив табл 2 Наименование СОЖ Присадки для масляных СОЖ Хлорсульфидированные животные;киры 0,94 5,22 0,75 4,73 0,71 Бис-трихлорметил-1,2,4-тиадиазол Хлорированный парафин [ХП-470) 1,12 0,67 1,78 0,70 Обозначения.
Р.— критическая нагрузка, Р,— нагрузка сваривання; 2з,-показатель износа. Большинство присадок обеспечивает наиболее высокие смазочные свойства только при определенной концентрации. ЗначениЯ шпимальных концентраций для различных смазок не совпадают. Для правильного выбора смазывеющего материала необходимо учитывать следующие факторы 1) вид станочных операций [условия резания) определяет силовое воздействие на инструмент. По возрастанию трудности обработки и ~атребности в смазывающих свойствах СОТС онвраиии можно примерно Расположить в следующем порядке [7]: шлифование, зенкерование, строгание, точение, сверление, растачивание, фрезерование, развертывание. зубонарезание, резьбонарезание, Протягиванне [хотя в зависимости от многим факторов этот порядок может изменяться); 2) скоростной режим резания опрелеляет время контакта стружки с передней поверхностью. Чем меньше время контакта, тем больше должна быть смазывеющая и проникающая способность СОТС; 3) структурно-механические и химические свойства обрабатываемого и инструментального материалов определяют их обрабатываемость.
Снижение обрабатываемостн требует применения СОТС с высоким содержанием активных компонентов или повышенной проникающей способностью; 4) свойства смазочного материала и его компонентов определякгг химическую активность смазки по отношению к обрабатываемому и инструментальному материалам Чем менее химически активен металл, тем с меньшей скоростью будут протекать реакции на его поверхности и тем ниже будут смязочные свойства; 5) способ подвода СОТС в зону Резанил влияет на количество попавшей в зону резания СОТС.
Для улучшения проникновения СОТС к зоне резания [глубокое сверление, резьбонарезанне метчиками) увеличивают смазываюшее действие повышением концентрации активнь1х компонентов, а также направленной и напорной подачей СОТС. Важно отмегить, что в шринципе невозможно создать универсальное средство, в равной мере пригодное для всех операций обработки резанием различных металлов. Объясняется это тем, что свойства смазочного вещества при резании зависят от свойств внешней среды, трущихся поверхностей, температуры и давления на контактных поверхностях, которые определяются видом и условиями обработки, параметрами режима резания и лругими факторами.
СОТС и методы их применения, высокоэффективные для одной группы обрабатываемых материалов и операций, могут быть малоэффективны для других обрабатываемых материатов и операций, а подчас могут оказывать вредное влияние на процесс резания и стойкость режущего инструмента. Образование смазочных пленок иногда приводит к отрицательным результатам. Это может произойти в следующих случаях: 1. На поверхностях возникают пленки.
имеющие высокую адгезию к другой поверхности и обладающие прочностью ббльшей, чем у' обрабатываемого материала В этих условиях силы трения не только не уменьшаются, но дюке возрастают. 2. Компоненты или продукты распада срелы вступают в активное химическое взаимодействие с инструментальным материалом, а образующиеся в результате пленки легко удаляются, увеличивлл изнашивание. 3. Если скорость реакции СОТС со стружкой ниже скорости реакции с инструментальным материалом, то относительно чистая поверхность стружки будет вызывать интенсивный износ смазочной пленки, образовавшейся на поверхности инструмента — возрастет изнашивание инструмента.
4 В условиях резания, когда нарост, образовавшийся на режущем клине, оказывает защитное действие. возникновение пленки, способствующей исчезновению нароста, может отрицательно влиять на стойкость инструмента. 5. Реакция образования пленок сопровождается выделением значительного количества теплоты. 6.Компоненты среды и продукты ее разложения химически реагируют с обработанной поверхностью летали, что может ухудшать ее эксплуатационные свойства. П. Охлаждающее дейегвие СОТС позволяет снизить температуру инструмента и детали и тем самым уменьшить изнашивание режущего инструмента, повысить точность н качество изгсггоеаениа детали. Результаты различных экспериментальных и теоретических исслелованнй позволили сделать следующие выводы: 1. С повышением скорости резания, толщины стружки н теплоемкости и с уменьшением теплопроводности обрабатываемого материала и коэффициента усадки стружки проникновение теплоты трения в стружку резко уменьшается — теплою трения все более концентрируется в надрезцовом слое.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
