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..