ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ И ИЗНАШИВАНИЯ (Э.Д Браун, Евдокимов) из "Трение износ и смазка Трибология и триботехника " СОТС оказывает влияние на процесс резания через свои функциональные свойства трибологические, смачивающие, проникающие, охлаждающие, моющие. В настоящее время нет общепризнанной теории, объясняющей многочисленные аспекты механизма действия СОЖ. Функциональные свойства СОЖ можно оценить двумя принципиально различными способами прямыми (непосредственно в процессе резания) и косвенными (на установках, позволяющих без снятия стружки моделировать процессы, происходящие в зоне резания). Оценка должна быть не сравнительной хуже - лучше , а количественной. [c.423] Многие считают, что эффективность СОЖ можно оценивать только в процессе резания, так как модельные установки не позволяют создавать такие большие давления и температуры, какие имеют место при резании металлов. Изучение взаимосвязей между функциональными свойствами СОТС и технологическими параметрами обработки (производительностью, точностью, качеством поверхностного слоя, стойкостью инструмента) позволяет более целенаправленно производить разработку и подбор СОТС. [c.423] Исследование сложных и многообразных процессов, происходящих в зоне резания, затрудняют большие градиенты температур и давлений в тонких поверхностных слоях, высокие скорости деформаций. Если при подборе инструментальных материалов достаточно двух - трех показателей (теплостойкости, твердости, износостойкости), то для СОЖ такие критерии не найдены. [c.423] Проведение достоверных испытаний функциональных свойств СОТС является важным этапом разработки и направленного выбора эффективных составов. [c.423] В зависимости от свойств обрабатываемого и инструментального материалов СОТС могут увеличивать или уменьшать схватывание между ними, а следовательно, силы, затрачиваемые на обработку. [c.423] Режущее и пластифицирующее действие СОТС. Под режущими свойствами СОТС понимают способность технологической среды уменьщать поверхностную прочность обрабатываемого материала в процессе резания. Использование СОТС с хорошими режущими свойствами снижает силы резания, повышает стойкость инструмента. [c.423] Смачивающие и проникающие свойства СОТС определяют возможность проникновения среды в зону обработки и взаимодействия с рабочими поверхностями инструмента. СОТС, хорошо смачивающая поверхность металла, обеспечивает ббльшую площадь теплопереноса в процессе резания. Если жидкость плохо смачивает охлаждаемую поверхность, то возможен только пленочный режим кипения. В этом случае у поверхности твердого тела образуется паровая пленка, которая резко ухудшает теплоотдачу. Наиболее высокие требования к смачивающим и проникающим свойствам СОТС предъявляются при суперфинишировании и хонинговании, чтобы не происходило забивание пор брусков шламом и уменьшение производительности обработки. На этих операциях применяют маловязкие масляные жидкости. [c.424] Оценку смачивающих свойств жидкости производят по поверхностному натяжению жидкости на границе раздела фаз твердое тело -жидкость и по краевому углу смачивания. Хорошее смачивание обеспечивается при низких значениях поверхностного натяжения и небольших краевых углах смачивания. Смачивание инструмента и обрабатываемого материала происходит в динамических условиях. Скорость смачивания можно оценить по скорости растекания капли жидкости по горизонтальной поверхности твердого тела в течение определенного времени. [c.424] На проникающие свойства СОТС оказывают влияние размеры молекул, атомов, ионов, их подвижность, способность смачивать поверхность для жидких сред. Высокую проникающую способность имеют анионы галогенов (йода, фтора, хлора). Известно, что с уменьшением длины молекул облегчается их проникновение в микротрещииы, образующиеся в процессе резания на поверхности обрабатываемого материала, в микрозазоры между заготовкой и обрабатываемым материалом. Исследования показали, что технологическая эффективность СОЖ улучшается с уменьшением площади, занимаемой одной молекулой присадки, что обеспечивает ее лучшую проникающую способность. Эти результаты были подтверждены испытаниями в лабораторных и производственных условиях. [c.424] Охлаждающие свойства СОТС. Основными источниками теплоты в процессе резания являются зона стружкообразования и те участки передней и задней поверхности инструмента, которые контактируют с обрабатываемой деталью и стружкой. Тепловыделение возрастает с увеличением скорости резания и в меньшей мере с увеличением подачи и глубины. Выделение теплоты при обработке пластичных материалов (сталей) больше, чем при обработке хрупких (чугунов). [c.424] Охлаждающие свойства СОТС оказывают влияние на снижение температуры инструмента и обрабатываемого материала. Снижение температуры в зоне обработки повышает точность получаемых размеров заготовки, благодаря уменьшению температурных деформаций, увеличивает стойкость инструмента, оказывает влияние на остаточные напряжения в поверхностном слое и на радиус закругления витков стружки. [c.424] При подборе СОТС по охлаждающему действию необходимо принимать во внимание, что для каждого инструментального материала существует оптимальная температура, обеспечивающая максимальную стойкость инструмента. Например, для быстрорежущих сталей Р9, Р18, Р6М5 повышение размерной стойкости инструмента достигается при температуре 297 °С, для твердых сплавов ВК8 и Т15К6 -при 197 и 777 °С. СОЖ снижает температуру при лезвийной обработке со скоростью до 150 м/мин. При более высоких температурах СОЖ стабилизирует температуру обрабатываемой заготовки. [c.424] Например, при точении напроход стали 9ХС резцами из твердого сплава Т15К6 с толщиной среза 0,1 мм снижение средней температуры стружки от 700 до 600 °С увеличило стойкость инструмента от 60 до 90 мин. Снижение температуры инструмента и детали в процессе резания повышает точность обработки вследствие уменьшения температурных деформаций. [c.424] Охлаждение СОЖ может иметь и отрицательные последствия при прерывистом резании (фрезеровании, строгании) твердосплавным инструментом, работающим при высокой скорости резания, применение СОЖ приводит к значительным колебаниям температуры режущей части инструмента уменьшению его стойкости. Интенсивное охлаждение поверхности детали обусловливает, как правило, образование внутренних напряжений растяжения, что ухудшает эксплуатационные свойства детали. [c.425] Снижение температуры в зоне резания вследствие охлаждения может привести к увеличению сил резания, так как температура влияет на прочность металла. В зоне низких скоростей резания интенсивность изнашивания инструмента зависит от интенсивности нарос-тообразования, т.е. от температуры резания и физико-механических свойств обрабатываемого материала. [c.425] Моющие свойства СОЖ. Моющая способность СОЖ определяется степенью очистки зоны обработки от шлама, содержащего мелкие частицы обрабатываемого металла и инструмента. Попадая на рабочие поверхности инструмента, шлам ухудшает качество обработки, увеличивает износ инструмента. Чем меньше частички шлама, тем легче они проникают в зону микронеровности инструмента и тем прочнее удерживаются на поверхности твердого тела, ухудшая технологические показатели процесса обработки. При плохой очистке СОЖ шлам может осаждаться на поверхностях заготовки непосредственно из жидкости, загрязняя их и затрудняя контроль. Эффективным моющим действием обладают ПАВ, хорошо смачивающие поверхности твердых тел и адсорбирующиеся на границе раздела твердое тело - жидкость. Моющее действие СОЖ увеличивается с возрастанием скорости движения и температуры жидкости, при подаче СОТС под давлением. [c.425] Составы СОЖ для обработки металлов резанием, которые изготовляются в России, и область их применения приведены в табл. 10.24. [c.425] Для описания процессов в трибосопряжениях приходится использовать сложные неоднородные модели, которые в большинстве своем пока не имеют математического описания, выполненного традиционными методами математической физики. Поэтому при выборе рационального трибологического решения следует опираться не только на расчеты, математическое моделирование, но и на трибомониторинг - различные экспериментальные исследования, в частности испытания на трение. износ и определение трибологических характеристик, которые выполняются на различных моделях (образцах), а также на натурных узлах трения и трибосопряжениях. [c.431] Вернуться к основной статье