Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

увеличить стойкость инструмента в большей степени, чем это достигается с помощью обычных (неосерненных) жидкостей. В настоящее время применяются различные марки осерненных

Их недостатком является способность сгущаться при продолжи­ тельном употреблении, при этом они отвердевают и выделяют жирные кислоты, разъедающие сталь и медь. Растительные масла должны быть хорошо очищены и не должны содержать смолис­ тых кислых и основных ключений. Они обладают большей, сравни­ тельно с минеральным маслом, смачивающей способностью и боль- - шей маслянистостью. Последнее объясняется присутствием в ра­ стительном масле поверхностно-активных веществ, молекулы которых содержат резко полярные группы, т. е. группы, имею­ щие большое сродство с веществом одной из граничных фаз. Подобные молекулы создают прочную адсорбционную пленку на поверхности металла, облегчающую трение.

А д с о р б ц и я — самопроизвольно протекающий диффузи­ онный процесс поглощения газа, жидкости или растворенного вещества (адсорбата) поверхностью твердого тела. У молекул расположенных на поверхности твердого тела, межмолекулярные силы не компенсированы со стороны газообразной или жидкой среды, в результате чего происходит притяжение молекул адсор­ бируемого вещества. Различают физическую и химическую ад­ сорбцию (хемосорбция). Физическая адсорбция происходит под влиянием сил Ван-дер-Ваальса и не сопровождается химическим взаимодействием — связи менее прочные. Это процесс обратимый (десорбция) в отличие от а б с о р б ц и и , где имеет место диф­ фузия поглощенного вещества вглубь поглотителя с образованием раствора.

К растительным маслам, употребляемым при чистовом реза­ нии металлов, относятся:

1) сурепное масло, добываемое из семян сурепицы; суррогат сурепного масла представляет смесь технического неочищенного сурепного масла с очищенным минеральным маслом;

2)льняное масло;

3)касторовое масло (вследствие высокой вязкости применяется обычно в смеси с другими маслами).

Поверхность твердого тела покрыта адсорбционным слоем газообразного, жидкого или твердого вещества, заметно влияю­ щего на процесс трения. Хорошо очищенные поверхности метал­ лов, лишенные этого слоя, с большим трудом перемещаются относительно друг друга и при соответствующем давлении могут даже срастись.

Продолговатые молекулы смазывающих веществ и особенно молекулы с сильно полярными концами (у жирных масел) прочно

31

прикрепляются этими концами к металлической поверхности, образуя весьма устойчивый слой смазочной пленки. При взаим­ ном перемещении смазанных металлических поверхностей контакт происходит между этими слоями, в результате чего снижается трение. Стабильная масляная пленка получается лишь при нали­ чии активных молекул, обладающих сильным сродством с метал­ лами. Опыт показывает, например, что пленка из чистого мине­

шие микроскопические трещины и помогать при этом дисперги­ рованию — разрушению срезаемого слоя металла. Согласно П. А. Ребиндеру удлиненные молекулы поверхностно-активных веществ, проникая в трещины, ориентируются полярными кон­

эффект. Одновременно смазывающая жидкость помогает внутрикристаллическому скольжению частиц металла, облегчая процесс пластической деформации. Последнее подтвердилось опытами П. А. Ребиндера, когда при весьма малых добавках поверхностноактивных веществ к смазывающей жидкости заметно изменялся вид срезаемой стружки. Элементная стружка скалывания превраща­ лась в сливную в виде сплошной ленты.

Адсорбирующие примеси в смазке тем успешнее облегчают деформацию тела, чем в большей степени преобладают растяги­ вающие напряжения в этом теле. Таким образом, активные до­ бавки, облегчая процесс резания, не разрушают режущую кромку инструмента, так как она подвергается в основном сжимающим напряжением.

Замечено значительное влияние температуры на результа­ тивность поверхностно-активных веществ. Так, при ультразвуко­ вой обработке [50 ] при изменении температуры в пределах 7—77°С повышение производительности процесса колебалось от 2 до 7 раз при использовании олеиновой кислоты. Или, наоборот, в ре­ зультате окисления при 400° С на воздухе или при -~500° С в ар­ гоне пропадала эффективность известной твердой смазки дисуль­ фида молибдена (MoS2 ). Снижение активности поверхностно-ак­ тивных добавок иногда вызывается экранирующим действием

Обращается внимание на улучшение санитарно-гигиенических условий труда при использовании СОС, необходимость воздержи­

32

В связи с более широким использованием трудно обрабатывае­ мых материалов и повышенными требованиями к смазывающим, охлаждающим, моющим и другим технологическим свойствам СОС, обеспечивающим производительность процесса резания, качество обработки, безопасность и гигиенические требования, создается новая группа сложных синтетических СОС. Чтобы удо­ влетворить конкретным условиям производства, различные син­ тетические СОС в своем составе содержат 8—12 компонентов-при­ садок (антифрикционных, антикоррозионных, окислительных и противоокислительных, бактерицидных, моющих и др.).

Теоретические исследования В. Н. Латышева [103] показали, что в процессе резания смазочное химическое действие произво­ дят не исходные компоненты среды, а продукты их распада — атомы и радикалы. Как уже было отмечено, ювенильные поверх­ ности в зоне резания отличаются большой химической реактив­ ностью: происходит эмиссия электронов с ювенильных поверх­ ностей. Так, при взаимодействии последних с молекулой воды (основы большинства СОС) происходит реакция образования сильнейшего окислителя —• перекиси водорода. Это позволило обосновать применение при резании металлов СОС с сильными окисляющими свойствами 1КМп04 , Н 2 0 2 ( С 6 Н 5 / С 0 2 ) 2 0 2 ] озони­ рованной воды с присадками ингибиторов коррозии. Установлена корреляционная связь между строением кислородсодержащих молекул СОС и стойкостью резцов: чем легче выделяется атомар­ ный кислород, тем меньше износ режущего инструмента. Это видно из следующих данных:

Высокая эффективность кислородсодержащих СОС объясняется их способностью к образованию на инструменте защитных окисных пленок. Толщина пленок в зависимости от обрабатываемого ме­ талла составляет 40—1000 А.

Так были синтезированы:

Г л а в а I I

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

9. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Производительность всякого режущего инструмента в основ­ ном определяется его материалом, способностью сохранять про­ должительное время свои режущие свойства. Последние могут быть потеряны не только под влиянием высокой температуры, развивающейся в процессе резания и вызывающей потерю рез­ цом необходимой твердости, но и таких явлений, как адге­ зия (схватывание трущихся поверхностей), диффузия (взаимное растворение материала трущихся тел) и абразивно-механическое истирание режущей кромки и поверхностей резца.

Способность инструмента сопротивляться указанным явлениям называется стойкостью; она измеряется временем, в течение которого сохраняются режущие свойства инструмента при опре­ деленных условиях работы. Следовательно, инструментальные материалы должны иметь такие важные для режущего инструмента свойства, как красностойкость, теплопроводность, износоупорность, достаточно высокие сопротивления изгибу и удару, а также твердость. Во избежание преждевременного выкрашивания режу­ щей кромки необходимо, чтобы инструментальный материал обладал также и достаточной вязкостью.

В табл. 2 приводятся сравнительные данные о физико-механи­ ческих свойствах различных инструментальных материалов, при­ меняемых в настоящее время. Как видно из таблицы, твердые сплавы более теплостойки, чем быстрорежущие стали, а минералокерамика превосходит твердые сплавы по твердости и теплостой­ кости, но значительно уступает им в отношении теплопровод­ ности и прочности. Минимальное температурное удлинение и наи­ большая твердость и теплопроводность алмаза, а также эльбора (КНБ) делают их лучшими инструментальными материалами для тонкого и точного точения. Однако хрупкость и малая проч­ ность, адгезионная склонность алмаза к железным сплавам огра­ ничивают применение в качестве лезвийного инструмента, по­ этому алмазы используют лишь для обработки цветных металлов, пластмасс и других малопрочных материалов. Алмазы и эльбор (боразон) — превосходны для абразивного инструмента.

Весьма важной характеристикой хрупких по природе инстру­ ментальных материалов является сопротивление тепловому удару,

1 В о с т а л ь н ы х с л у ч а я х в е з д е HRA.