Дальский А.М., Косилова А.Г. и др. (ред.) - Справочник технолога-машиностроителя, том 2 - 2003 (1004786), страница 77
Текст из файла (страница 77)
2. Интенсивное охлаждение летали приводит, как правило, к образованию в поверхностном слое летали напряжений растяжения, что ухудшает эксплуатационные свойства детали. 3. Снижение температуры может увеличить силы резания. 4. На определенных режимах резания СОТС может ускорить изнашивание инструмента из-за смешения экстремума функции стойкости в сторону более высоких скоростей резания. П1. Рткущее и пластнфицнрующее действие СОТС.
Под режущими и пластифицируюшимн действнямн СОТС понимают способность технологической среды облегчать пластическое деформиролание обрабатываемого материала и разрыв связей в ием при внедрении инструмента. Эти свойства позволяют обрабатывать с вь<сокой производительностью труднообрабатываемые материалы, приводят к повышению стойкости инструмента и облегчению процесса резания, снижению избыточной деформации стружки и изделии, уменьшению сопротивленив сдвигу или пластической деформации выступающих микронеровносгей на поверхности контактирующих тел, препвтствуют нвлипанию обрабатываемого материала на инструмент. В основе проявления пластифицируюшего и режущего действия СОТС лежат следующие механизмы; 1.
Раскпинивающий механизм. Проникая в микротрещины, которые создаются в процессе пластического деформирования металла, среда созлает расклинивающее давление в ней и образует пленки на стенках трещины, которые затрудняют ее свариввние. 2. Внедренческий механизм. Внедрение отдельных атомов среды (взота, кислорода водорода и др.) в кристаллическую решетку обрабатываемого металла приводит к упрочнению последнего и переходу его в хрупкое состояние, при этом уменьшаются прелельная пластическая деформация перед разрушением и удельная работа резания. 3. Механизм понижения свободной энергии.
В основе этого механизма лежит эффект Ребинлера, представляющий собой изменение механических свойств твердых тел при снижении их поверхностной энергии под влиянием поверхностных физико-химических процессов. Физический смысл этих явлений заключается в следующем. В ходе разрушения твердого тела обнажмотся н перестраиваются его внутренние связи. Эти связи ослабляются и их разрыв облегчается в том случае, если их частично удается отвлечь на взаимодействие с атомами легко подвижной внешней среды.
Поверхностно активная внешняя среда облегчает выход на поверхность дислокаций, движение которых и составляет сущность пластической леформации. Заметного понижения прочности следует ожидать тогда, когда свободная энергия поверхностного взаимодействия будет соизмерима с поверхностной энергией твердого тела. Уменьшение поверхностной энергии твердого тела, приводящее к изменению его механических свойств, может быть достигнуто ДЕЙСТВИЯ СОТС ПРИ РЕЗАНИИ 450 СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮНВЗЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДБ1ДЛЯОБРАБОТКИМЕТАЛЛОВ 451 4. Коэффициент поверхностного натиженнн а нсндкостей на поверхности раздела жидкость-пар Жидкость Жидкость а, кН/и а, мНlм И-20А Вода 72,9 32 Масло касторовое 62,5 Глицерин 36,4 36,0 Аквол 12%) Аквол (5 %] Оленновая кислота Керосин 28,6 31,6 25,2 МР-)у 32,2 486,5 МР-6 13,2 Никель Медь 1850 МР-1О 25,7 1226 15' 1 физической адсарбаией.
Максимальное снижение поверхностной энергии твердого тела прн физической адсорбции не превышает 10 % от исходного значения. Поэтому адсорбция органических ПАВ может приводить к существенному облегчению разрушения веществ с малоЯ энергией связи а решетке, т.е. люлекулярных соединений, некоторыл ионных кристаллов, легкоплавких металлов, а также полимеров. 2. Хемасарбнией Поскольку энергия взаимодействия при хемосорбции обычно существенно больше, чем прн физической адсорбцнн, компенсация разрыва связей может быть более эффективной, и свободная поверхностная энергия твердого тела снижается значительно. Хемосорбцией можно объяснить эффективность применения при резании некоторых органических жидкостей (славновой кислоты, четыреххлорнстого углерода), а также органических кислот, спиртов, серо-, хлор-, йод- и фосфорсодержащих соединений, являющихся непременным компонентом СОТС. 3.
Образованием поверхностных соединений Процессы образования химических соединений находятся весьма близко к хемосорбции по характеру и интенсивности энергетического взаимодействия. Однако для проявления эффекта необходимо довольно значительное содержание активного вещества, так как активные частицы (атомы, ионы, молекулы) прочно присоединяются к поверхности твердого тела и теряют прн этом подвижность.
4. Электрическим зарллсением поверхности. Снижение поверхностной энергии по этому механизму связано с электрокапиллярным эффектом, в соответствии с которым наибольшая поверхностная энергия соответствует незаряженной поверхности. Заражение поверхности приводит к снижению поверхностной энергии. 5. Скачиванием. Наиболее сильного снижения свободной поверхностной энергии, а следовательно, и прочности твердых тел удается достичь при их смачивании родственными по физико-химической природе жидкостями— расплавами легкоплавких металлов. Так, в присутствии расплавленных металлов существенно интенсифицируегся алмазное шлифование твердых сплавов — удельная работа резания снижается более чем в 10 раз.
В зависимости от условий резания з)5- фект Ребиидера может проявляться в различной степени и форме — от облегчения пластического деформирования до возникновения хрупкости, вплоть до самопроизвольного днспергирования на частицы коллонлныл размеров. Степень проявления эффекта связана с многочисленными физико-химическими факторами; — химическим составом тверлого тела и среды, определяющим характер и интенсивность межвгомных взаимодействий; — структурой, характером и количеством дефектов на поверхности; — условиями деформации и разрушения (должно быть растяжение, а не сжатие); — количеством поступающего в зону разрушения активного компонента. Пг. Моющее действие СОТС состоит в обеспечении непрерывной эвакуации из зоны обработки отхолов функционирования системы резания — продуктов износа инструмента, мелкой стружки, карбидов, выломанных из структуры обрабатываемого материала и др При шлифовании моющее лействие, кроме тога, предотвращает засаливание шлифовального круга и очищает абразивные зерна и поры круга.
Моющее действие СОТС позволяет предотвратить попадание продуктов износа режущего инструмента н частиц стружки между режущим клином, деталью и стружкой и избежать: 1) повышенного нзнвшивания и поломки инструмента 1резьбонарезание, развертывание, сверление и др ) 2) порчи обработанной поверхности (финишные операции резания). Механизм моющего действия сложен н слабо исследован.
Можно сказать, что для осуществления моющего действия технологическая среда должна иметь слелующие свойства: — высокую поверхностную активность, то есть низкое поверхностное натяжение на поверхностях раздела. что обеспечивает улучшение смачиваемости твердых частиц; — способность создавать вокруг частицы некую оболочку, результатом чего является отделение частиц от твердых поверхностей. Эта оболочка должна быть одновременно достаточно упругой н прочной, что обусловливает агрегатную устойчивость образующейся суспензии. Моющее действие увеличивается с возрастанием скорости лвижения и температуры жидкой СОТС, при подаче струи под давлением.
1У. Защитное действие СОТС. Химически чистая обработанная поверхность быстро адсорбирует молекулы среды, вследствие чего может снижаться качество поверхности детали. Защитное действие СОТС способствует повышению эксплуатационных характеристик деталей н эффективно проявляется при применении газообразных сред Для осуществления защитного действия могут использоваться как инертные газы (например: аргон), таки специатьные газовые среды, улучшаощне какие-то свойства обработанной детали (образование специальной газовой атмосферы играет существенную роль, повышая, например, прочность при циклических нагрузках титановых сплавов в результате днспергнровання атомов азота, кислорода н водорода в поверхность сплава).
В ряде случаев, специально подобрав состав СОТС, можно нанести на поверхность деталипленку ингибиторов коррозии. Поверхностно-активные вещества, входящие в состав СОТС, уменьшают поверхностное натяжение и улучшают смачивание. Так, производные предельных углеводородов (жирные спирты и кислоты) н ароматических соединений могут снизить поверхностное натяжение воды на границе с воздухом до 26 мам, а фторозамещенные соединения — до еше меньших значений. Различные случаи смачивания можно разделить на две группы: — физическое или обратимое смачивание, которое протекает под действием молекулярных сил. При этом температура обычно слабо влияет на краевой угол; — химическое смачивание, которое протекает с преобладанием сил химического взаимодействия — краевой угол резко уменьшается Ь'1.
Смачивающее свойство СОТС. Смачнвание жидкостью поверхностей детали и инструмента является необходимой предпосылкой для проявления всех действий СОТС. Смачивание зависит от материала твердого тела, микрогеометрии поверхности, химического состава и строения жидкости Гладкие поверхности лучше смачиваются, чем поверхности, имеющие микронеровностн и трещины Хорошее смачнвание обеспечивается при низюог значениях поверхностного натяжения н небольших краевых углах смачивания.
Если краевой угол больше 90', то считается, что жидкость не смачивает поверхность — ее капли не будут проникать в капилляры и трещины. Значения коэффициента поверхностного натяжения для некоторых веществ приведены в табл. 4 Щ, при повышении температуры, так как при этом ускоряются химические процессы, УП.
Проникающая способность. Проникновение СОТС в зону резания является необходимой предпосылкой для оказания всех действий СОТС, а особенно смазывающего, режущего и пластифицирующего. Можно выделить несколько механизмов проникновения СОТС в зону резания: из-за отрьша нароста и вибраций под воздействием Разности лавлений, по капиллярам, под действием сил алсорбции и посредством диффузии через стружку Проникающие свойства улучшаются прн уменьшении размеров атомов и молекул среды, вязкости СОТС, а также при повышении смачиваемостн, скорости и направленности под. вода. 452 смА30чнО-ОхлАждАющие технологические среды для ОБРАБсткиметАллОВ ЖИДКИЕ СОТС ВИДЫ СОТС Пластичные Твердые Расплавы Быстроиспа- ряющиеся ЖИДКИЕ СОТС На загустителях мыльных углеводородных неорганических твердые Неорганические материалы со слоистой структу- рой Полимерные пленки и ткани Металличе- Органические соединения Лед и замерзшие жидкости и газы окне пленоч- ные покрытия Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
