Смазочно охлаждающие среды в зоне резания

Изучение законов, регулирующих влияние технических сред на физико-механические и прочностные свойства конструкционных материалов и параметров технических процессов их обработки, очень важно для решения многих научных и инженерных задач.

Когда различные среды подвергаются воздействию зоны резания, происходит сложный набор взаимодействующих и взаимозависимых физико-химических процессов. Например, адсорбция, коррозия под напряжением, насыщение газом, поверхностное растрескивание, охлаждение или нагрев всей системы или ее локального участка, облученные частицы, электрические процессы и многие другие явления.

Окружающая среда может оказать существенное влияние на улучшение процесса резки труднообрабатываемых материалов.

Например, воздействие ультразвуковой вибрации, использование смазочно-охлаждающих материалов, обработка в электрическом и магнитном полях, обработка в вакуумной и нейтральной средах, а также в жидкометаллических средах.

Тепло, передаваемое инструментам и деталям, активирует процесс адгезии и диффузии контактной поверхности и изменяет ход процесса контакта. Все это приводит к повышенному износу инструмента, снижению точности обработки и повышенной шероховатости поверхности.

Увеличение сопротивления инструмента требует снижения общего теплового напряжения процесса резания и интенсивного отвода тепла из зоны резания и нагреваемой части режущего инструмента. Поскольку механическая энергия является основной причиной выделения тепла, работа деформации и трения должна быть сначала уменьшена. Трение, которое мешает металлическому контактному слою, когда металл движется вдоль передней части инструмента, изменяет направление смещения, что приводит к увеличению общей работы пластической деформации.

Эффект смазки — это общий эффект взаимодействия внешней среды (жидкости, газа), окружающей зону резания, с нагретой контактной поверхностью инструмента и обрабатываемым материалом.
Благодаря смазывающим свойствам жидкость снижает трение стружки между передней частью инструмента и задней частью инструмента на заготовке. В то же время деформационные работы уменьшаются. Общее количество тепла, выделяемого при резке, уменьшается.

Смазывающая и охлаждающая среда передает тепло от места его формования к внешней среде, охлаждая режущий инструмент, деформируемый слой и рабочую поверхность заготовки. Смазывающий эффект носителя предотвращает рост металла на поверхности инструмента и уменьшает шероховатость поверхности заготовки.

Резка контактной площадкой создает давление, близкое к 1-3 ГПа, и температуру плавления. Это значительно усложняет контакт смазки на поверхности контакта. Однако, поскольку поверхность трения обычно довольно шероховатая, давление очень высокое, когда выступы вступают в контакт, создавая вакуум в воздушном зазоре.

Частицы смазочного материала всасываются в пустоты и проникают в микротрещины.

Эффект проникновения среды связан с капиллярным действием и явлением адсорбции. На поверхности контакта появится смазочная пленка. Материал, из которого состоит пленка, образуется при контакте с поверхностью трения. Химические вещества, содержащие фосфор, серу, хлор и йод, добавляются в смазочный материал для усиления его действия. Под воздействием высокой температуры и давления эти добавки образуют соединения (фосфиды, хлориды, сульфиды, дииодиды), которые уменьшают трение с материалом на поверхности контакта.

При резке жаропрочных и титановых сплавов йод, добавляемый в контакт с нагретой неокисляемой контактной поверхностью, вызывает реакцию, приводящую к образованию тонкого антифрикционного слоя пластинчатого дийодида, который снижает силу трения. Значительно уменьшить

Основную роль в снижении теплового напряжения в процессе резки играет охлаждающая способность различных материалов и то, как они поступают в зону резки. Хладагент должен иметь высокую теплопроводность и объемную теплоемкость, значительную скрытую теплоту испарения и низкую вязкость.

Действие охлаждающей среды во время резки включает конвективный теплообмен, снижение температурной деформации, продление срока службы инструмента и стимулирование испарения и излучения.

В дополнение к охлаждению и смазке активные молекулы жидкости, которые проникают через микротрещины в поверхностном слое материала, адсорбируются на поверхности трещины и имеют эффект расклинивающего агента («эффект ревивора»), тем самым разрушая поверхность слоя сдвига. Способствует

Этот процесс во многом связан с кинетикой зарождения и различными структурными дефектами, расположением дислокаций, микрогетерогенностью пластического течения и другими процессами.

Например, характеристика разрушения жаропрочного сплава при контакте с адсорбционной активной средой состоит в том, что распространение трещины происходит в основном вдоль границ зерен, а не вдоль зерен.

Многие исследования показали, что режущие твердые вещества (такие как кристаллы, аморфные, твердые и пористые материалы, металлы, полупроводники и диэлектрики, ионы и молекулярные монокристаллы) могут оказывать эффект пониженной адсорбции устойчивости к деформации и разрушению было установлено.

При резке этот дисперсионный эффект охлаждающей жидкости возникает в основном при низких скоростях резания при удалении тонкой стружки (<0,2 мм).

Существующие смазки для резки, используемые для резки, можно разделить на несколько групп.

а) Водный раствор мыла, масла, минерального электролита, эмульсии (двухфазная дисперсионная система, состоящая из жидкостей, которые не смешиваются друг с другом).
б) минеральное масло и растительное масло (рапсовое, льняное, касторовое и т. д.), минеральное масло с добавлением фосфора, серы, хлора, сульфокислоты (серная кислота), олеиновой кислоты, четыреххлористого углерода и др.
в) керосин и раствор сурфактанта (ПАВ) в керосине, керосинсодержащие присадки к растительным маслам;
г) масла и эмульсии, содержащие присадки для твердых смазочных материалов (коллоидный графит, хлорированный парафин, воск, дисульфид молибдена и т. д.).

При резке цементированных карбидов и сплавов, например, 5 … 10%, Укринол-1, 5 … 10%, Аквол-3, 5 … 8%, РЗСОЖ8, МР-4 и др. При использовании можно получить отличный эффект. И другие входные решения.

Газообразные вещества: а) газ (CO2, CC14, азот, воздух и т. Д.);

б) пара поверхностно-активных веществ (ПАВ);
в) Распылить жидкость (туман) и пену.

Твердые:

а) Мыло и парафиновый порошок, вазелин, битум, воск, графит, дисульфид молибдена, сода, хлорид кальция и др.

Газообразные материалы не только обладают смазывающими и охлаждающими свойствами, но также обладают способностью к химическому воздействию. В этом случае охлаждающий эффект увеличивается из-за низкой температуры подаваемого газового потока, но это не связано с теплотой испарения и может игнорироваться для газа. Строго соблюдайте правила техники безопасности при охлаждении газом.

Пары поверхностно-активного вещества, образующиеся в результате испарения жидкости на нагретой поверхности зоны резания, оборачиваются вокруг режущей части инструмента, проникают в зону контакта и с высокой скоростью реагируют с неокисляющейся поверхностью стружки. Образуется достаточно прочная смазочная пленка. Свободное испарение жидкости на нагретой поверхности происходит при значительном поглощении тепла.

Это явление чаще всего возникает при охлаждении распыленной жидкостью («туман»). В специальном смесителе жидкость (вода, эмульсия или масло) и воздух смешиваются под давлением 200-300 кПа и распыляются на мельчайшие частицы.

Далее смесь подается через сопло в зону резания (скорость на выходе достигает 25-30 м / с). Исследования показали, что использование распылителей значительно снижает расход охлаждающей жидкости, улучшает чистоту и точность поверхности и увеличивает срок службы инструмента.

Технология литья по выплавляемым моделям.	Механизм пластического деформирования.
Физическая сущность электрофизических методов размерной обработки.	Литье выжиманием.