Підвищення ефективності механічної обробки деталей з використанням полімервмісних МОТЗ (стр. 4 из 8)

Слід відмітити, що характер дії полімерної добавки до МОТЗ на коефіцієнти Ет, Еn i Eш в залежності від значення швидкості точіння – подібний до характеристик залежності коефіцієнтів ефективності від подачи S.

Як видно з наведених даних, ефективність дії полімерної присадки до МОТЗ проявляється при механічній обробці деталей із сталей усіх трьох груп, але кількісне значення визначаючих характеристик (ефективність дії полімерної МОТЗ) значно залежить від хімічного складу та твердості матеріалу оброблюваних деталей.

Це пояснюєься тим, що дія полімерної присадки на оброблюваність сталей пов’язана із багатостадійними процесами руйнування макроланцюга полімеру з утворенням активних хімічних елементів, а швидкість їх утворення та концентрація залежить від температури в області різання. В той же час температура в зоні обробки, як правило, збільшується із підвищенням швидкості, подачі та глибини різання, а також механічних властивостей сталей. Тому і коефіцієнти ефективності дії МОТЗ збільшуються із підвищенням швидкості обробки, подачі й глибини.

У відмінності від точіння, коли тепловий режим роботи леза стає практично незмінним (температура в зоні обробки не змінюється), торцеве фрезерування являє собою переривчастий процес. Циклічне охолодження леза інструмента при вільному пробігу зуба фрези приводить до зниження середньої температури різання. Тому, в цьому випадку ефективність дії полімерної МОТЗ на 30-70 % менше. Разом з тим ефективність МОТЗ змінюється (збільшується) із збільшенням швидкості та майже не змінюється в залежності від подачі.

При свердлінні відбувається різання в суцільній масі металу в утруднених умовах відводу стружки, що приводить до деякого збільшення частки тепла, що поглинає свердло. Тому у цих умовах дія полімерної добавки до МОТЗ найбільш ефективна. Так, наприклад, якщо при точінні найбільше значення коефіцієнта Ет для сталей І, ІІ та ІІІ групи змінюється від 1,5 до 3,5, то при свердлінні при аналогічних умовах експерименту величина Ет змінюється від 2 до 5.

Як показали випробування вміст вуглецю у сталі майже не впливає на значення Ет. У той же час, легуючи елементи Ni і Cr збільшують Ет від 1,4 до 3,2 раз, що пов’язано з великою хімічною активністю цих елементів до водню, який утворюється при деструкції полімеру під дією температури в зоні різання. Ця взаємодія може проявлятися у високій адсорбційній властивості водню, доброю його проникливістю в гратку заліза, можливості створення хімічних з’єднань (гідридів) з Ni та Сr.

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.

Так, 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.