123645 (717249), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Таким чином проведені досліди показали, що застосування полімерних МОТЗ для лезвійної обробки сталей дозволяють істотно підвищити стійкість різального інструменту, зменшити шорсткість обробленої поверхні й енергетичні витрати на процес механічної обробки. При цьому ефективність впливу полімерної добавки до МОТЗ залежить від механічних властивостей та хімічного складу оброблюваного матеріалу, виду механічної обробки (точіння, фрезерування, свердління), режиму різання.

Висока ефективність та універсальність дії полімерної МОТЗ обумовлена наявністю в його складі розчинених, або диспергованих присадок високомолекулярних з’єднань, які проходять стадії перетворень – так званий процес термомеханодеструкції в зоні механічної обробки. Ці перетворення виникають під впливом різних ініціаторів – температури в зоні різання, тертя та емісії електронів із обробляємого матеріалу під час його руйнування.

Відомо, що під час хімічних перетворень полімеру утворюються з’єднання високої хімічної активності, які хоча й не дають відразу кінцевих продуктів, але беруть участь у різних процесах перехідного характеру не тільки в полімерній системі, але й на каталітично активній поверхні металу. Все це в остаточному підсумку приводить до утворення й нагромадження в зоні обробки різних хімічно активних продуктів. Якщо ланцюг полімеру складається з атомів водню і вуглецю (якщо у складі МОТЗ є поліетилен), або атомів водню, вуглецю і хлору (якщо у складі МОТЗ є полівінілхлорид), то є підстави стверджувати, що хімічно активні елементи цих атомів і накопичуються в зоні обробки.

Т ак, наприклад, якщо у складі МОТЗ є поліетилен, то він починає розкладатися вже при температурі 290°С. При підвищенні температури молекулярна маса поліетилену зменшується, що свідчить про його деструкцію. При температурі 360 С⁰ відбувається швидке створення летючих речовин. При цьому створюються непредільні групи трьох типів: RCH=CHR^I , RR^IC=СH₂ та RCH=CH₂. Подальші перетворення макромолекулярних радикалів відбуваються із утворюванням водню, кількість якого в загальної кількості газоподібних продуктів може наближатися до 95%.

Надані результати дослідів по визначенню впливу абразивної обробки, різальним елементом якої є зерна абразивних матеріалів. Проводилося хонінгування деталей із чавуну (СЧ-18-36, НВ 170-180) у МОТЗ з добавкою полімеру у порівнянні з промисловою МОТЗ (70% гасу та 30% веретенного мастила): хон-бруски типу АБХ, величина шару, що знімається (по діаметру деталі) дорівнювалося 0,15 мм. Шорсткість зменшилася на 15% і при цьому питома витрата алмазу зменшилася приблизно у 2 рази. При хонінгуванні деталей із сталі 40Х (НRС 48-50), при величині шару, що знімається 0,1 мм, шорсткість зменшилася приблизно на 25%, а питома витрата алмазу зменшилася понад 2 рази. Висока ефективність МОТЗ з полімером була доведена також при хонінгуванні брусками типу АРС різної зернистості при різному знімання шару.

При багатофакторному плануванні експерименту отримані рівняння регресії.

X₁ = S, X₂ = M_K (3)

X₁ = V, X₂ = M_K (4)

X₁ = V, X₂ = M_K (5)

X₁ = d, X₂ = M_K

₍₆₎

де d – діаметр свердла, М_К­ – групи конструкційних матеріалів, х1,х2,z1,z2 – ортогональні контрасти.

Наприклад:

_{де х1=0,0689655*(Х1-24,5);}

_{х2=1*(Х2-2);}

_{z1=2,19762*((x1^2)+0,079863*x1-0,52679);}

_{z2=1,5*((x2^2)-0.666667).}

Зроблено наступні висновки.

1. Всі досліджувані фактори (S, V, М_К­) статистично значимо впливають на критерії якості Е_Т, Е_Ш, Е_П оброблюваних деталей;

2. Вплив факторів виявляється на рівні головних ефектів – лінійних х₁, х₂ та квадратичних z₁, z₂. Взаємодія факторів виявляється тільки в одній з одинадцяти моделей у вигляді х₁, х₂;

3. Аналіз моделей показав, що досліджувані МОТЗ у випадку точіння підвищують стійкість різального інструменту до 3,8 разів, зменшують енергоспоживання до 1,42 рази, знижують шорсткість обробленої поверхні у 1,8 разів. Отримані математичні моделі можливо використовувати для прогнозування впливу складу МОТЗ на показники Е_Т, Е_Ш, Еn.

У четвертому розділі розглянуто вплив полімерних присадок до МОТЗ на механічний і фізичний стан оброблених у таких МОТЗ металевих поверхонь, який у багатьох випадках обумовлює експлуатаційні властивості деталей машин. Тому, будь-які МОТЗ повинні не тільки покращувати оброблюваність сталей, але й після механічної обробки в таких МОТЗ повинні створюватися такі поверхневі шари які б забезпечували відповідні експлуатаційні характеристики виробів. До найбільш важливих показників якості поверхневих шарів, які створюються після механічної обробки слід віднести шорсткість поверхні, макро- і мікротвердість, тонку кристалічну структуру, залишкові макро- і мікронапруги.

Профілограми обробленої поверхні сталі при точінні свідчать про те, що шорсткість її поверхні після обробки в МОТЗ з добавкою полімеру значно краща ніж після обробки в МОТЗ без полімеру. Слід відмітити, ці результати не є виняток і зменшення шорсткості і покращення чистоти поверхні після обробки сталі відбувається у всіх випадках, коли процес механічної обробки проходить з допомогою полімерної МОТЗ.

Покращення якості поверхні сталі після точіння в полімерної МОТЗ (в порівнянні із МОТЗ без полімеру) можна пояснювати впливом водню на метал, що пластично деформується лезом інструменту, а також тим, що вплив водню на сталь, яка деформується, проявляється у збільшенні її крихкості.

Результати дослідів (табл. 1) свідчать про те, що мікротвердість поверхні сталей зменшується із підвищенням макротвердості і цей характер не залежить від типу МОТЗ, в якій проводилася механічна обробка матеріалу, змінюються тільки кількісні значення.

Таблиця 1

Мікротвердість сталі після точіння в різних МОТЗ

Матеріал	Макро-твердість зразків	Мікротвердість (ГПа) при використанні в якості МОТЗ
		Вода	Вода+Латекс полівінілхлорид	Мастило И-12	Мастило И-12А +поліетилен
Сталь 1 гр. Сталь 2 гр. Сталь 3 гр.	160-180 НВ 180-200 НВ 220-240 НВ	0,49 0,96 1,42	0,44 0,74 1,23	0,46 0,67 1,08	0,41 0,51 0,82

Характерним для отриманих залежностей є те, що хоча введення полімеру в МОТЗ приводить до зниження мікротвердості на поверхні, однак вже на глибині приблизно 10 мкм мікротвердість сталі 1-ї групи при її обробці в середовищі з полімером стає більше, ніж після обробки в середовищі без полімеру. Причому підвищення мікротвердості зберігається на досить великій відстані від поверхні (приблизно до 35 мкм). Аналогічний характер розподілу мікротвердості зберігається й для інших груп сталей, але ця характеристика відрізняється тільки в кількісному відношенні.

Дослідження структури сталей різної твердості, до й після обробки в різних МОТЗ показали, що при точінні сталі різної твердості в полимервмісної МОТЗ, у відмінність від МОТЗ без полімеру, у поверхневому шарі зразків утворюються зміцнені шари на різній глибині.

Так на зразках сорбитній (160…180 НВ) і трооститній структури (180…200 НВ) глибина зміцненого шару досягає 35…40 мкм, і в мікроструктурі спостерігаються пластично деформовані шари більш високої мікротвердості в порівнянні із серцевиною зразка. На зразках зі сталі мартенситної структури (220…240 НВ) на глибині 10 мкм утворюються білі шари, які не витравлюються травником. Причому зі збільшенням подачі (S) глибина зміцнених шарів зростає від 3 до 10 мкм. Ці шари являють собою дисперсні карбіди, залишковий аустеніт, розмір часток якого на порядок менше в порівнянні зі звичайним гартуванням, і сильно дисперсний мартенсит.

У той же час наявність на глибині пластичних деформацій при точінні сталі сорбитній і трооститній структур після обробки в полімервмісних МОТЗ можна пояснити впливом активних низькомолекулярних вуглеводних продуктів, і головним чином, водню, на процес пластичного деформування.

Рис. 3. Епюра залишкових напруг першого роду після шліфування зразків зі сталі 1Х18Н9Т (220…240 НВ): 1 – із використанням полімервмісної МОТЗ; 2 – із використанням МОТЗ без полімеру.

Поєднання високих температур і тиску в зоні взаємодії леза інструменту, або абразивного зерна зі сталлю, а також наявність пластичної деформації приводять до істотних змін структури, фізичних і механічних властивостей металу. У деяких випадках може виявитися технологічна спадковість від попередніх механічних операцій особливо при малих припусках обробки та на доводочних процесах (шліфування, хонінгування, суперфінішні операції).

Використовуючи рентгенографічний аналіз, визначали величину блоків мозаїк, зміну викривлення другого роду й вміст залишкового аустеніту. При шліфуванні сталі трооститної або трооститно-мартенситної структури виникають залишкові напруги стиску, як у МОТЗ з полімером, так і без нього. У першому випадку напруги, що виникають, помітно більші по величині (рис. 3). Це можна пояснити тим, що в даному випадку має місце зміна фазового складу, за рахунок можливого перетворення залишкового аустеніту в мартенсит, виділення з нього вуглецю, дифузії вуглецю ззовні в оброблюваний метал, а в багатьох випадках і вторинному загартуванні поверхневого шару сталі. Усе це збільшує питомий обсяг металу й залишкові напруги стиску, що повинні підвищувати працездатність виробів в експлуатації.

Шліфування у МОТЗ без полімеру супроводжується більш значними температурами й тиском в зоні контакту „абразивний інструмент-деталь” в порівнянні з МОТЗ з полімером, при цьому росте структурна неоднорідність, збільшується кількість залишкового аустеніту, що утворюється в результаті вторинного загартування.

Збільшення блоків мозаїк у поверхневих шарах зразків після шліфування у МОТЗ без полімеру викликано відпуском сталі. Однак наявність тут великих викривлень другого роду й блоків мозаїки пояснюється тим, що на ріст блоку у даному випадку переважний вплив чинить температура, у той час як на викривлення другого роду – температура й тиск, що підсилює деформацію металу.

При механічній обробці в МОТЗ з полімером відбувається зниження вмісту вуглецю у твердому розчині заліза (мартенсит) приводить до зменшення викривлення другого роду, а пластична й пружна деформація, які виникають під час обробки в процесі шліфування сприяє утворенню дрібнодисперсної структури із зменшенням розміру блоків мозаїк (табл. 2).

Таблиця 2

Характеристики

Список файлов реферата