Підвищення ефективності механічної обробки деталей з використанням полімервмісних МОТЗ

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

Результати оцінки тонкої кристалічної структури сталі після шліфування

Таким чином, водень, що утворюється при термомеханодеструкції полімерної компоненти МОТЗ в зоні різання може дифундувати по границям зерен і субзерен, де відбувається зменшення міцності металу в наслідку утворення твердих розчинів і гідридів (у гідрідоутворюючих металах), що сприяє руйнуванню металу в зоні різання при менших зусиллях, створює сприятливі структурно-пружні стани поверхні виробів (виникнення залишкових напруг стиску, підвищення твердості, утворення на загартованих сталях специфічних структур, поліпшення мікрогеометрії поверхні та ін.). Такий структурно-пружний стан підвищує працездатність виробів під час їх експлуатації.

У п'ятому розділі надані результати дослідження механохімічних процесів і явищ, що спостерігаються у зоні різання сталей у присутності МОТЗ.

Продукти, що утворюються при піролізу й механічної деструкції полімерної присадки до МОТЗ (поліетиленова емульсія ОКСАЛЕН-30 або полівінілхлоридна емульсія), збиралися у кварцові ампули, а відбір досліджуваних газів при механічній обробки (свердління, точіння) здійснювався за допомогою каліброваного натекателя (об'єм 1 л.) протягом 1,5 хв. Усі летючі продукти збирали при температурі рідкого азоту (-196 oC).

Відпрацьовану фракцію конденсували (час конденсації 30 хв.), переморожуючи її в малий об'єм (10 см3) з наступним заповненням ампул гелієм для проведення хроматографічного аналізу. Газоподібна фракція, що не конденсується при температурі рідкого азоту, не аналізувалася.

Свердління сталі 10Х18Н9Т у МОТЗ проводили свердлом Р18 (d = 5 мм) при швидкості обертання свердла 1500 об/хв. На дно сталевого зразку тонким шаром наносили поліетиленову емульсію й герметично закривали кришкою, яка мала два отвори: для уведення свердла й відбору газоподібних продуктів, що утворюються при свердлінні. Аналіз газової фази проводили на газовому хроматографі СНRОМ-5.

У табл. 3 наведені результати хроматографічного аналізу газоподібних продуктів після термічного й механохімічного розкладання поліетиленової емульсії (ПЕ), які свідчать про те, що склад газових сумішей, що утворюються при піролізі й при свердлінні значно розрізнюється.

Таблиця 3

У продуктах після свердління відсутні фракції 10, 11, 12, що можна пояснити їх більш активним розкладанням і поглинанням ювенільною поверхнею сталі.

Представлені результати показують, що деякі гази, що виділяються при піролізу полімерної присадки до МОТЗ демонструють трибологічну активність. Ця активність проявляється в зниженні крутного моменту, в порівнянні з свердлінням в атмосфері повітря.

Оскільки ланцюг піролітичних перетворень полімерної присадки на кінцевому етапі приводить до утворення вуглецю й водню в атомарній або іншій активній формі (радикали, іони, іон-радикали), була висунута гіпотеза про перманентну карбонізацію різальної крайки інструменту та наводнювання зразку і стружки, з одного боку, й активній участі водню в механохімічному процесі при механообробці в середовищі полімерної МОТЗ, з другого боку. Експериментальне підтвердження цієї гіпотези має велике практичне значення, тому що звідси випливають безпосередні рекомендації про те, як шукати ефективні присадки до МОТЗ серед полімерних з'єднань, які б давали у ланцюзі термомеханічних перетворень активні форми вуглецю й водню.

Відсутність якої-небудь помітної залежності крутного моменту від природи вуглеводного газу вказує на єдність природи елементарних актів, що лежать в основі трибохімічного процесу. Можна, наприклад, допустити, що в зоні різання поблизу різального леза в умовах високих температур, зсувних навантажень і наявності екзоелектронної емісії кожен з досліджуваних газів деструктує до стану хімічної плазми з істотною перевагою активних форм водню й вуглецю.

Для встановлення факту перебування водню у зоні пластичної деформації та його дифундування в область сильно деформованого матеріалу досліджувалося два матеріали: титан, що має високу хімічну активність стосовно водню й утворює із ним гідриди, та залізо (низьковуглецева сталь), що не утворює із воднем хімічних сполук. Якщо в першому випадку буде з'являтися водень у зоні різання титану в полімервмісних МОТЗ, то він повинен утворювати гідрид цього металу, що можливо реєструвати й аналізувати.

Рентгенівські й мікроструктурні досліди титанових зразків проводилися після їх точіння в різних МОТЗ. В цьому випадку у зв'язку з короткотерміновим перебуванням шару металу - перед лезом інструменту (103-106 с-1) здійснюється найбільш „невигідні” умови для відтворення впливу водню, який створюється при розкладі полімерної складової МОТЗ.

На дифрактограмах поверхневого шару титанового зразка, обробленого точінням в МОТЗ з добавкою полімеру, виявлені включення, які розміщені у міжзеренних областях. Якісний аналіз включень у титан (Ті) свідчить про те, що міжплоскосні відстані включень відповідають гідриду титану (ТіН2). Величина цих включень досягає більше 1 мкм. Характер мікроструктури поверхневого шару (електронний мікроскоп при збільшенні репліки в 15000 раз) свідчить про те, що деформація ковзання захоплює весь об'єм кристалу. Крім цього, на межі окремих кристалітів видно зони деформації, які складаються з великої кількості і пакунків ковзання. Слід відмітити, що у зразках титану, які механічно оброблялися в МОТЗ без полімеру, структурних змін (характерні для обробки титану в МОТЗ з полімером, не зафіксовано.

Таким чином, результати проведених досліджень показали, що при різанні в полімервмісних складах МОТЗ відбуваються сильні структурні перетворення приповерхніх і поверхневих шарів обробленого матеріалу, що варто зв'язувати із впливом атомарного водню й утворенням по границях зерен гідриду титану. Очевидно, атомарний водень утворюється, не тільки безпосередньо в процесі термомеханодеструкції й деполімерізації полімерного компоненту МОТЗ, але й при дисоціації водневмісних продуктів реакції на хімічно чистих оброблюваних поверхнях металу.

Для виявлення водню в обробленому матеріалі було розроблено метод температурно-програмного нагрівання (ТПН) зразку, який розташовується у вакуумній камері, з одночасною мас-спектрометричною реєстрацією водню, що при цьому виділяється. Одержані експериментальні криві (рис.4) являють собою залежності швидкості виділення водню, від температури зразку, що, підіймалася зі швидкістю 0,5 К/сек.

Показано, що пластична деформація, як при тиску, так і при різанні металу в середовищі, яке в результаті механохімічних процесів утворює водень, прискорює його транспорт в метал. При чому, якщо при пластичній деформації в середовищах без полімеру водень концентрується біля поверхні металу, то в середовищах з полімером дифундує на більш значні глибини.

Рентгеноструктурними дослідженнями було встановлено, що загальна концентрація вуглецю в приповерхньому шарі різального інструменту збільшується з часом, а глибина дифузійного насичення залежить від інтенсивності й тривалості роботи інструменту й досягає, приблизно 40-60 мкм. Тому можна вважати, що однієї з причин високої стійкості інструмента при точінні в МОТЗ із полімерною присадкою є збагачення поверхневих шарів леза активним вуглецем з наступним утворенням хімічних сполук - твердих карбідних фаз.

Методом скануючої ожеспектроскопії, вивчався хімічний склад поверхневих шарів матеріалу після точіння в МОТЗ.

Рис. 4. Залежність інтенсивності виділення водню від температури нагріву зразку після свердління у воді. Заміри проводилися через: 1-0,5 год; 2-1год; 3-23 год; 4 - 300 год

Встановлено (рис. 5), що на поверхні матеріалу спостерігається збільшення концентрації вуглецю після механічної обробки з МОТЗ, у складі якого є полімер і практично відсутні сигнали кисню і заліза. Відсутність на обробленій поверхні кисню говорить про те, що поверхня вільна від окісних плівок у зв'язку з тим, що водень і вуглеводневі з'єднання «зв'язують» кисень, тобто відновлює поверхню.

Отже, в основі механічної обробки в полімерної МОТЗ лежать складні фізико-хімічні процеси перетворення полімерної присадки. Фактично перетворення полімерної присадки досягають виникнення в зоні різання низькотемпературної плазми (іонізований водень), що взаємодіє з поверхнею й приповерхневим шаром оброблюваного металу й інструменту, і приводить до поліпшення практично всіх технологічних показників процесу механічної обробки. У цьому випадку процес механічної обробки фактично є механохімічним.

Рис. 5. ОЖЕ - спектри поверхні обробленої сталі в МОТЗ із полімерною присадкою

У шостому розділі надані рекомендації машинобудівним підприємствам по створенню водних МОТЗ та МОТЗ на основі мастила з добавками високомолекулярних сполук для поліпшення обробки сталей на операціях точіння, свердління, фрезерування, різьбонарізання, різьбонакатування, протягування, долбіння, хонінгування.

На основі аналізу результатів лабораторних дослідів й примінення полімерних МОТЗ на підприємствах сільгоспмашинобудування рекомендовані поправочні коефіцієнти до технологічних параметрів механічної обробки сталевих деталей (швидкості та глибини різання, подачі). Надано також обґрунтування економічного ефекту, який створюється від впровадження полімервмісних МОТЗ. Очікуваний річний економічний ефект від впровадження результатів роботи на підприємствах сільгоспмашинобудування складає 3600 гривень на одиницю обладнання.

ВИСНОВКИ

1. Вирішена актуальна наукова-технічна задача підвищення технологічних характеристик механічної обробки деталей (продуктивність, точність, якість поверхні, експлуатаційні властивості) шляхом розробки та застосування МОТЗ з додатковою спеціальною полімерною компонентою.

2. Проведений комплекс теоретичних та експериментальних досліджень дає підстави стверджувати, що процес різання матеріалів з застосуванням розроблених МОТЗ може бути віднесений до нових видів технології хіміко-механічної обробки.

3. Експериментально досліджено процес фізико-хімічних перетворень полімерної компоненти в МОТЗ в зоні різання металу. Показано, що при температурі близько 400оС, деструкція полімерних присадок до МОТЗ (ПВХ і ПЕ) протікає з утворенням суміші високоактивних газоподібних продуктів насичених і перенасичених вуглеводнів, водню й пірополімерного рідкого залишку з високою концентрацією вуглецю. Комбінація хімічних елементів газової суміші визначається хімскладом макроланцюгу полімеру, умовами його деполімеризації, каталітичною активністю поверхні оброблювального матеріалу та його фізико-хімічних властивостей.

4. Встановлено, що створені продукти в результаті піролізу полімерної присадки викликають наступні вторинні процеси і явища в зоні різання:

- результаті взаємодії водню й хлору (у випадку ПВХ) може утворюватися з'єднання НСl, що адсорбується на поверхні сталі з утворенням неорганічної солі FeCl2, а при її окисленні - FeCl3. Температура плавлення цих солей низька й не перевищує 672оС и 309оС відповідно. Тому при механічній обробці, коли температура в зоні різання значно перевищує температуру плавлення неорганічних солей, вони плавляться й утворять на поверхнях тертя плівки з низьким опором зсуву, що знижує коефіцієнт тертя;

- адсорбція, а потім активна дифузія атомарного водню в зону максимальної концентрації механічних напруг металу (область пластичної деформації перед лезом інструменту) відбувається зі зміною його фізико-механічних властивостей. Дія водню на метал різноманітна, і механізм його впливу до кінця ще не розкрито. Однак водень завжди полегшує процеси деформації й руйнування металів;

- при різанні встановлене зниження концентрації кисню в зоні контакту „інструмент-матеріал”, що сприяє відновленню поверхні і підвищенню зносостійкості різального інструменту;

- в умовах, які моделюють процес різання, наявність полімеру в МОТЗ приводить до різкого зростання ефективності переносу водню в об'єм металу. При цьому пластична деформація значно збільшує швидкість переносу водню вглиб металу.

5. Встановлено, що на кінцевому етапі перетворень полімерної компоненти МОТЗ утворюється газова суміш з якої найбільш трибологічну активність демонструє водень. Показано, що параметри механічної обробки, механічні і хімічні властивості сталі змінюють характер взаємодії водню із металом від фізичної до хімічної з утворенням нових сполук - гідридів, що відбивається на оброблювальності сталі. Різноманіття можливого прояву процесів і явищ у зоні різання приводить до відмінності механізму обробки сталей в МОТЗ з полімером від МОТЗ, які складаються із низькомолекулярних компонентів.

6. Використано методику багатофакторного математичного моделювання при створенні регресивних моделей складної системи за допомогою алгоритму RASTA3 програмного забезпечення «ПС ПРИАМ» - сумісної дії газової суміші полімерної присадки до МОТЗ і леза інструмента на процес різання, що базується на розділі математичної статистики і об'єднує теоретичні методи дослідів регресивної залежності між значеннями за статистичними даними. Проведено аналіз властивостей математичних моделей, які максимально стійкі, тобто cond=1. Розроблену методику можливо використовувати при вивченні причинно-слідчих і структурних зв'язків між факторами і критеріями якості технологічного процесу, що розглядаються в дисертації.

7. Досліджено вплив МОТЗ як на загальну зносостійкість різального інструмента, так і на його розмірну стійкість при обробці різних матеріалів в широких діапазонах режимів різання, що дозволило підвищити точність ряду деталей сільгоспмашинобудування.

8. Запропоновано комплекс методичного забезпечення, що може бути використано при вивчені процесів і явищ, які відтворюються в металі під сумісною дією леза різального інструменту і продуктів термомеханодеструкції полімерної компоненти МОТЗ.

9. Розроблені рекомендації по створенню в умовах машинобудівних підприємств МОТЗ на основі полімеру. Надано рекомендації щодо розрахунку технологічних параметрів механічної обробки сталі на підприємствах сільгоспмашинобудування з урахуванням ефективної дії МОТЗ. Запропоновано схему та етапи розрахунку економічного ефекту від використання МОТЗ з добавками полімеру.

10. Використання водосумішних і масляних МОТЗ на полімерній основі із запропонованими інгредієнтами дозволило при обробці стальних деталей додатково: підвищити стійкість інструменту при точінні - до 50 %, свердлінні - до 400 %, фрезеруванні - до 40…60 %; покращити якість обробки (зниження параметра шорсткості Ra на 10…50 %); підвищити продуктивність обробки за рахунок швидкості і подачі різання при точінні - в 2,6 рази, свердлінні - в 1,2…4 рази, фрезеруванні - в 2…4,4 рази; покращити експлуатаційні властивості оброблених деталей; підвищити корозійну стійкість оброблених деталей та біологічну стійкість МОТЗ.

CПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Макаров С.Н., Сошко В.А. Упрочнение стали механической обработкой в полимерсодержащих смазочно-охлаждающих технологических средствах. // Вестник двигателестроения. - 2004. - №3. - С.86-89.

2. Сошко А.И., Сошко В.А., Макаров С.Н. О механизме влияния полимерсодержащих смазочно-охлаждающих средств на процессы механической обработки сталей. // Вестник Херсонского национального технического университета. -2005. - №.3(23). - С.21-25.

3. Сошко В.А., Макаров С.Н. Физико-химические процессы в зоне резания при обработке сталей в полимерсодержащих смазочно-охлаждающих технологических средствах. // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2005. - №3(23). - С.160-163.

4. Макаров С.Н. Об универсальности смазочно-охлаждающих технологических средств // Техніка АПК - 2005. - №3-4. - С.31-33.

5. Сошко В.А., Макаров С..Н. Проникновение водовода в обрабатываемый металл из смазочно-охлаждающих технологических средств // Восточно-европейский журнал передовых технологий, 2005. - №4/1(16). - С.49-56.

6. Сошко В.А., Макаров С.Н. Исследование превращений полимерных присадок к смазочно-охлаждающим технологическим средствам в условиях, моделирующих резание металлов // Техніка АПК - 2005. - №10-11. - С.27-29.

7. Макаров С.Н. Влияние полимерсодержащих СОЖ на эффективность механической обработки сталей, применяемых для изготовления зернокомбайна «Славутич» // Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки й технологій для сільського господарства України. - Збірник наукових праць. - 2004. - №7 (21). - С.402-408.

8. Макаров С.Н. Некоторые вопросы механики контактных взаимодействий при резании стали // Техніко технологічні аспекти розвитку й випробувань нової техніки й технологій для сільського господарства України - Збірник наукових праць. - 2005. - №8(22). - С.323-328.

9. Сошко В.А., Макаров С.Н. Упрочнение стальных деталей на последней стадии их механической обработки // Прогрессивные технологии и системы машиностроения - Международный сборник научных трудов. - 2005. - № 30. - С.191-198.

10. Макаров С.Н., Сошко В.А. Электро-химико-термическая обработка сталей в полимерсодержащих карбюризаторах // Материалы седьмой международной практической конференции-выставки «Технологи ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки». - Санкт-Петербург, 2005. - С.501-505.

11. Пат. Україна, 7С21Ш/40. Спосіб виготовлення сталевих деталей. Сошко В.О., Макаров С.М. №20041008715. Заявлено 25.10.2004. Опубл. 06.06.2004. Бюл. №8.

12. Пат. Україна, МПК С21Д 1/40. Спосіб виготовлення сталевих деталей. Сошко В.О., Макаров С.М. № 200504167. Заявлено 29.04.2005. Опубл. 15.02.2006. Бюл. № 2.

13. Сошко В.А., Макаров С.Н. Исследование превращений полимеров и низкомолекулярных аналогов в условиях, моделирующих резание металлов. // Материалы девятой международной практической конференции «Технологии ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки». - Санкт-Петербург, 2007. - С. 457-462.

АНОТАЦІЇ

Макаров С. Н. Повышение эффективности механической обработки деталей с использованием полимерсодержащих СОТC. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. - Одесский национальный политехнический университет, 2008.

Диссертация содержит теоретические и экспериментальные исследования, направленные на решение актуальной проблемы повышения эффективности механической обработки деталей сельскохозяйственного машиностроения за счёт применения добавок высокомолекулярных соединений в СОТC. Предложено обоснование влияния различных процессов и явлений, которые протекают в зоне резания, на пластически деформируемый материал лезвием режущего инструмента.

В диссертации дан анализ номенклатуры стальных деталей предприятий сельхозмашиностроения, осуществлена систематизация сталей (по химическому составу и твердости) из которых путем механической обработки изготовляются эти детали. Для систематизированных трёх групп сталей установлены зависимости износостойкости режущего инструмента, энергосиловых характеристик и качества поверхности и поверхностного слоя деталей в процессе их механической обработки в разных СОТC, с учётом технологических характеристик процесса резания (скорости резания, подачи и глубины резания).

Установлено, что введение полимерной присадки в СОТC существенно повышает износостойкость режущего инструмента (до 5 раз) при одновременном понижении энергосиловых затрат на процесс (от 10 до 35 %) и улучшение качества обработанной поверхности (до 50 %).

Показано, что процесс механической обработки деталей в полимерной СОТС следует представлять, как совместное действие обрабатывающего инструмента и активных продуктов (в первую очередь водорода и углерода). Эти продукты образуются из высокомолекулярной составляющей СОТС под действием высокой температуры в зоне обработки. Режущее лезвие инструмента, вдавливаясь в обрабатываемый металл, вызывает в нем протекание упругих и пластических деформаций, а затем и стадию разрушения. Активные продукты, хемосорбируясь на поверхности металла подвергаемого деформированию и диффундируя в его объем, снижают его уровень поверхностной энергии и предельное напряжение текучести. Наложение действующих в одном направлении химического и механического факторов приводит к снижению энергосиловых затрат на процесс обработки. Параллельно с этим процессом на режущей кромке инструмента в процессе работы накапливается пирополимерный остаток в виде активного углерода, который разделяет трущиеся поверхности, выполняя роль смазки, и диффундирует в материал, образуя твердые, износостойкие карбидные фазы.

При реализации механохимической обработки металлов происходит также дополнительный отбор тепла из зоны обработки за счет поглощения энергии на термодеструкцию полимерной компоненты СОТС.

Для возникновения механохимического эффекта в зоне обработки необходимо выполнение следующих условий.

1. Высокомолекулярные цепи полимера, которые входят в состав СОТС, деструктируют на нагретых поверхностях (стружка, инструмент, обрабатываемый материал).

2. При пиролизе полимера образуются низкомолекулярные углеводородные соединения, а также атомы водорода и углерода. Возможно и образование других веществ. Например, при термодеструкции поливинилхлорида образуются соединения хлора, которые обладают высокими антизадирными свойствами. Ювенильные, каталитически активные поверхности усиливают процесс деструкции полимера до образования атомарных продуктов.

3. Полимерная присадка должна обладать высокой молекулярной массой. Рекомендуется использовать полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) с молекулярной массой не ниже 200 тыс. единиц, а ПВХ - свыше 75 тыс. единиц.

4. В составе СОТС полимерная присадка должна быть не только определенного состава, но и необходимой концентрации. Проведенные исследования показали, что оптимальная концентрация полимера в СОТС должна быть в пределах 0,5…1%.

После хемосорбции водорода на поверхности материала перед лезвием инструмента, которое вдавливается в обрабатываемый металл, часть атомов водорода переходит от поверхности вглубь деформируемой области.

Диффузионный поток водорода в железо состоит из двух составляющих. Одна из них - электроактивна, а вторая - электропассивна. Предполагается, что электроактивная составляющая - это поток ионизированного водорода (Н+), диффундирующий через регулярную кристаллическую решетку металла, а электропассивная - это, главным образом, поток атомарных частиц водорода, движущийся по дефектным местам кристаллической решетки и по границам зерен.

Пластические деформации приводят к резкому увеличению числа дефектов структуры, вокруг которых образуются напряженные зоны, являющиеся преимущественными местами концентрации диффузирующего водорода.

Таким образом, в механически обрабатываемый материал, в область перед лезвием инструмента, поступает водород, который в результате взаимодействия с железом и другими легирующими элементами изменяет его прочность и облегчает обработку. Поэтому процесс механической обработки в этом случае следует называть механохимическим, в его основе лежат сложные физико-химические процессы преобразования полимерной присадки СОТС. Эти преобразования приводят к возникновению в зоне разрушения низкомолекулярной плазмы (ионизированный водород), которая взаимодействует с поверхностью и приповерхностными слоями обрабатываемого металла и инструмента и приводит к улучшению практически всех технологических показателей механической обработки.

Автором разработаны комплекс оборудования и методика исследований, что позволило решить поставленные в работе задачи. Результаты работы можно рекомендовать для использования при изучении физико-химических процессов и явлений, происходящих в зоне резания. Определены поправочные коэффициенты к технологическим характеристикам механической обработки сталей и даны рекомендации по их использованию при определении режимов резания..

Ключевые слова: износостойкость инструмента, механохимические превращения, качество обработки, полимерсодержащие смазочно-охлаждающие технологические средства.

Макаров С. М. Підвищення ефективності механічної обробки деталей з використанням полімервмісних МОТЗ. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування, Херсонський національний технічний університет, 2007р.

Дисертація містить теоретичні й експериментальні дослідження спрямовані на рішення актуальної проблеми підвищення ефективності механічної обробки сталевих деталей після їх механічної обробки за рахунок застосування добавок високомолекулярних з'єднань до МОТЗ. Запропоноване обґрунтування впливу різних процесів і явищ, що протікають у зоні різання на пластично деформуємий матеріал лезом різального інструменту.

В дисертації для систематизованих трьох груп сталей встановлені залежності зносостійкості різального інструменту, енергосилових характеристик і якості поверхні сталі в процесі механічної обробки в різних МОТЗ, з урахуванням технологічних характеристик процесу різання (швидкості, подачі та глибини різання).

Показано, що введення полімерної присадки в МОТЗ істотно підвищує зносостійкість різального інструменту (до 5 разів) при одночасному зниженні енергосилових витрат на процес (від 10 до 35 %) і поліпшення якості обробленої поверхні (до 50 %).

В роботі показано, що процес механічної обробки в полімерній МОТЗ потрібно представляти як сумісну дію обробляючого інструменту і активних продуктів (в першу чергу водню і вуглецю), які виникають під дією високої температури в зоні обробки із високомолекулярного складника МОТЗ. Ріжуче лезо інструменту, вдавлюючись в оброблюваний метал, визиває в ньому перебіг пружних і пластичних деформацій, а потім - стадію руйнування. Активні продукти, хемосорбуючись і дифундуючи в поверхневий шар металу, знижують рівень його поверхневої енергії и граничну напругу текучості. Накладення діючих хімічних і механічних факторів призводить до зниження енергосилових затрат на обробку. Паралельно з цим на ріжучій кромці інструменту в процесі роботи накопичується пірополімерний залишок у вигляді активного вуглецю, який виконує роль змазки, и дифундує в матеріал, утворюючи тверді, зносостійкі карбідні фази.

Автором розроблений комплекс устаткування та методика досліджень, що дозволило виконати поставлені в роботі задачі, і що можливо рекомендувати для використання при вивченні фізико-хімічних процесів і явищ, що відбуваються в зоні різання. Розроблено поправочні коефіцієнти до технологічних характеристик механічної обробки сталей і надано рекомендації з їх застосування.

Ключові слова: зносостійкість інструменту, механохімічні перетворення, якість обробки, полімервмісні мастильно-охолодні технологічні засоби.

Makarov S.M. Increase of efficiency of mechanical working of the parts using polimercontent lubricant cool technological means (LCTM). - Manuscript.

Thesis for obtaining a scientific degree of the candidate of engineering sciences on specialty 05.02.08 - technology of machinebuilding. - Kherson National Technical University, Kherson, 2006.

The dissertation is devoted to the theoretical foundation, making and experimental work, led to the solving of one of the urgent problems of raising of the effectiveness of the machining processing and technological heredity of steel parts after its machining processing for usage addition of high molecular compound to oil-cooling means. The work proposes the basis of the influence of the different processes and effects which proceed in the zone of cutting plastic-deforming material by the blade of cutting tool.

The analysis of the nomenclature of the steel parts of agriculture machine-building is presented in this dissertation, besides there is systematization of steels according to their chemical composition and hardness, which are used in producing these parts by mechanical processing. For 3 selected steel groups it has been determined the dependence of cutting tool wearing, power characteristics of steel surface's quality in of machining processing in different LCTM from technological characteristics of cutting process (cutting speed, feed and depth of cut).

It has been showed that introducing of polymer including nozzle in LCTM considerably rises cutting machine wearing (5 times) with the simultaneous decreasing power expense of the process (from 10% to 35%) and improving machined surface's quality (till 50%).

The author has developed the complex of equipment and methods which allow to solve the placed problems and can be recommended for usage, while the cutting process. Besides, it has been determined the correct coefficients for technological characteristics of steel mechanical processing and it has been given recommendations of the usage.

Keywords: tool wearing, mechanical and chemical transformations, processing quality, lubricant cool technological means.

Страницы: 1, 2