Підвищення ефективності механічної обробки деталей з використанням полімервмісних МОТЗ (стр. 1 из 8)
ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МАКАРОВ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ
УДК 621.941.1
Підвищення ефективності механічної обробки деталей з використанням полімервмісних МОТЗ
Спеціальність 05.02.08 - технологія машинобудування
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Одеса - 2008 р.
Дисертацією є рукописом.Робота виконана на кафедрі технології машинобудування Херсонського національного технічного університета Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник:доктор технічних наук, професор,Сошко Олександр Іванович Херсонський національний технічний університет, завідувач кафедри технології машинобудування
Офіційні опоненти:доктор технічних наук, професорЛаршин Василь Петрович, Одеський національний політехнічний університет, професор кафедри технології машинобудування;
кандидат технічних наук, Рижов Юрій Едуардович, Інститут надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля НАН України, старший науковий співробітник.
Захист відбудеться “27“ червня 2008 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.052.02 при Одеському національному політехнічному університеті за адресою: 65044, м. Одеса, просп. Шевченка, 1
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського національного політехнічного університету за адресою: 65044, м. Одеса, просп. Шевченка, 1
Автореферат розісланий “27“ травня 2008 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Г.О. Оборський
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Характерною світовою й вітчизняною тенденцією нашого часу є неухильне подорожчання продовольчих і енергетичних ресурсів. У цьому зв'язку розвиток прогресивних технологій виготовлення продукції сільськогосподарського машинобудування безсумнівно ставиться до стратегічного напрямку розвитку АПК України. Застосування мастильно-охолоджуючих технологічних засобів (МОТЗ) у технології виготовлення відповідальних деталей сільскогосподарських машин є одним із способів покращення якості їхньої обробки тобто якості поверхні та поверхневого шару деталей, а також точності обробки.
З багаточисельних результатів досліджень по даній проблемі слід відмітити напрямок по використанню у якості ефективних присадок до МОТЗ високомолекулярних сполук завдяки їх глибокого та багатобічного впливу на фізико-хімічні і механічні процеси і явища, що відбуваються в зоні різання.
Досвід впровадження таких МОТЗ показав, що вони значно покращують кількісні значення оброблювання сталей. Оскільки оброблюваність сталей обумовлюється критеріями інтенсивності зносу інструменту, який залежить від параметрів механічної обробки, значень сили різання і температури, а також набуттям при обробці якості поверхневого шару металу, тому ефективність МОТЗ оцінювалася шляхом порівняння цих параметрів, визначених при різних видах механічної обробки в МОТЗ з добавками полімеру і без нього.
Слід відмітити, що науковий підхід до створення високоефективних МОТЗ можливий при умові вивчення фізико-хімічних особливостей та закономірностей взаємодії елементів системи «МОТЗ-оброблюваний матеріал-інструмент». На даний час значну ефективність дії МОТЗ на основі полімеру пояснюють піролітичним перетворенням високомолекулярної добавки до МОТЗ, що в кінцевому етапі приводить до утворення водню і вуглецю в атомарній, або іншій активній формі. Виходячи із цього була висунута гіпотеза про перманентну карбонізацію ріжучої крайки інструменту та наводнюванню матеріалу заготівки. При вирішенні цієї проблеми на користь висунутої гіпотези були отримані деякі експериментальні результати, але вони, безумовно, потребують подальшої проробки та апробації. Пізнання законів такого виключно складного по своїй багатоплановості та екстремальності умов протікання процесу при неперервному поливі рідиною з декількома десятками розчинених і емульгованих у неї компонентів, надзвичайно утруднено експериментально.
Мабуть, тому до цього часу нема експериментального доказу про наявність водню в зоні різання та його можливий вплив на механічні властивості пластично деформованого металу перед лезом інструменту. Тому подальше вивчення фізико-хімічних процесів і явищ у зоні різання, створення високоефективних середовищ для вирішення питань підвищення продуктивності, покращення якості обробки та зменшення його трудомісткості, а також їх практична реалізація є актуальними і перспективними . В цій частині при виконанні дисертаційної роботи було виділено і розглянуто ряд задач, рішення яких дає можливість продвинутися в даному питанні. Серед них найбільш важливі є – виявлення детального складу газоподібних продуктів перетворення полімерної присадки до МОТЗ в зоні різання, кількісна оцінка трибологічної активності цих газів та вплив складової суміші хімічних елементів на параметри і характеристики механічної обробки сталей.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні етапи дисертації виконані відповідно до планів науково-дослідних робіт кафедри машинобудування Херсонського Національного технічного університету Міністерства освіти і науки України, № ДР01051007230 на тему «Підвищення ефективності механічної обробки деталей із застосуванням полімервмісних мастильно-охолоджуючих технологічних засобів», а також за темою: «Фізико-хімічні основи прискорення легування твердого тіла під час його пластичної деформації», утвердженого рішенням експертної ради при НАН України № 2 від 25.12.2006. Дисертаційна робота також пов’язана з виконанням Постанови Кабінету Міністрів України від 17.05.96 р. № 538 «Про прискорення створення й організації виробництва вітчизняного зернозбирального комбайну».
Мета і завдання дослідження. Метою роботи є підвищення продуктивності й якості механічної обробки деталей та покращення їх експлуатаційних властивостей, шляхом застосування в складі МОТЗ спеціальної додаткової компоненти на основі високомолекулярної сполуки певного фізико-хімічного складу й концентрації.
Для досягнення вказаної мети необхідно вирішити наступні задачі:
- розробити методику дослідження, для вивчення впливу рідких та газових середовищ на параметри процесу різання (з урахуванням взаємодії з металом елементів деструктуємої полімерної присадки до МОТЗ під час різання);
- установити фізико-хімічні принципи вибору складових полімерної присадки до МОТЗ, закономірності впливу складу полімерної МОТЗ на технологічні та енергосилові параметри процесу різання в залежності від його хімічного складу й деяких механічних властивостей;
- виявити закономірності впливу складу МОТЗ на технологічну спадкоємність поверхневого шару металу, що формує експлуатаційні характеристики деталей;
- запропонувати схему механізму різання сталей у присутності МОТЗ із полімерною добавкою;
- розробити рекомендації до створення нормативно-технологічної документації з механічної обробки деталей, впровадити результати дисертаційної роботи й провести промислове їх випробування.
Об’єкт дослідження–технологічні операції механічної обробки деталей сільськогосподарського машинобудування із застосуванням полимервмісних МОТЗ.
Предмет дослідження–вплив полімерної присадки до МОТЗ на продуктивність й якість механічної обробки деталей.
Методи дослідження. Теоретичні дослідження здійснювалися на базі наукових основ технології машинобудування і, зокрема, технології різання матеріалів, а також теорій механохімічних та плазмохімічних процесів при різанні. Експериментальні дослідження впливу МОТЗ на оброблюваність сталей різанням проводили за допомогою математично-статистичного метода багатофакторного експерименту, а також з використанням профілографії, мікроструктурного та рентгеноструктурного аналізів, ОЖЕ-спектроскопії обробленого матеріалу і рентгенофазового аналізу леза інструменту. Кінетику піролітичної деструкції полімерної компоненти МОТЗ визначали під час різання з використанням газової хроматографії. Дифузію водню в метал, що деформується лезом інструмента, вивчали за допомогою мас-спектрометра (за методикою температурно-програмного нагріву зразку). Для оцінки впливу газових середовищ (утворюються в зоні механічної обробки при розкладі полімерної МОТЗ) на параметри різання виготовлена спеціальна гермокамера, конструкція якої дозволяє компонувати її з металообробним верстатом.
Наукова новизна одержаних результатів.
1. Теоретично й експериментально доведено вплив полімервмісних МОТЗ на збільшення зносостійкості різального інструменту і, як наслідок, на збільшення продуктивності й точності обробки деталей. Встановлені залежності зносостійкості інструменту, енергосилових характеристик та параметрів технологічної спадкоємності обробленої поверхні деталей сільгоспмашинобудування, від технологічних параметрів різання - швидкості різання, подачі й глибини різання.
2. Доведено, що під дією температури в зоні різання відбувається деструкція полімерного компоненту МОТЗ. Якщо в якості добавки до МОТЗ використовувати полівінілхлорид (ПВХ), деполімеризація полімеру йде з утворенням суміші високоактивних газоподібних продуктів - насичених і перенасичених вуглеводів, водню та пірополімерного залишку. Суміш хімічно активних елементів може вступати у слідуючи вторинні процеси і явища: при взаємодії водню і хлору створюється з’єднання HCl, яке адсорбується на ювенільній поверхні сталі з утворенням неорганічної солі FeCl2 , а при її окисленні – FeCl3. Під дією температури в зоні різання ці солі плавляться з утворенням на поверхнях тертя плівки з малим опором зсуву, що зменшує коефіцієнт тертя.