11.5. Вплив на стійкість інструменту підвищення сили різання при обробці переривистих поверхонь на деталі при різних видах механічної обробки.

Тема лекції 12 Вплив змащувально-охолоджуючих рідин (ЗОР) на процес різання (2)

При різанні широко застосовуються змащувально-охолоджуючі рідини – ЗОР. ЗОР має мастильні, охолоджуючі та миючі властивості.

Під мастильною дією розуміють здатність ЗОР утворювати на контактних поверхнях інструмента, на стружці й деталі міцні плівки, які повністю або частково запобігають сухому тертю передньої поверхні зі стружкою й задніми поверхнями з поверхнею різця. Мастильна дія рідин росте з підвищенням проникаючої здатності речовин, що входять у їхній склад і активності, з якої ці речовини вступають у взаємодію зі свіжоутвореними поверхнями інструмента, стружки й деталі. Проникаюча здатність залежить від розмірів і рухливості молекул і іонів речовин, а взаємодія молекул і іонів із поверхнями що змазуються, визначається фізичними й хімічними властивостями рідини й тертьової пари.

Охолоджуюча дія пов’язана з фізичним нагрівом ЗОР, або пароутворення водної основі, або тепловим руйнуванням мастил, що поглинає значну частину тепла в зоні різання, а також від інструменту, деталі та стружки.

12.1. Призначення та склад.

Всі ЗОР діляться на дві групи:

1). ЗОР на водній основі (водні рідини);

2). ЗОР на основі масел (масляні рідини).

До I групи ставляться водяні розчини електролітів і ПАВ і масляних емульсій; ці ЗОР мають підвищені охолоджувальні й понижені мастильні властивості.

До II групи ставляться рослинні масла, мінеральні масла чисті або з присадками; ці рідини мають знижені охолоджувальні й підвищені мастильні властивості.

1. У водяних розчинах електролітів як присадки використовують кальциновану соду, буру, нітрит натрію, тринатрійфосфат, фтористий натрій і ін. Зміст – 1÷5%. Електроліти в ЗОР виконують функції інгібіторів корозії, що послабляє корозійну дію води. Електроліти підвищують змочуваність водою металевих поверхонь, покритих плівками масел і ін. речовин, і сприяють її розтіканню по поверхні, підвищують проникну здатність води. Водяні розчини електролітів - хімічно активні, мають високі охолоджуючі й миючі властивості й забезпечують низьку шорсткість оброблюваних поверхонь. Однак вони підвищують інтенсивність зношування інструмента.

У водні ЗОРи крім інгібіторів корозії як присадки, що поліпшують мастильні й антизносові властивості, додають різні мила – 2-5%. (госп. мило, калійне й натрієве мило, мила олеїнової кислоти, нафтенової кислоти ін. синтетичних і жирних кислот).

2. Масляними емульсіями називають розчин эмульсола у воді певної концентрації. Вони мають молочно-білий колір і становлять систему двох нерозчинних рідин – води й масла. Для запобігання злиття краплі масла в суцільний шар в емульсії втримується третій компонент – емульгатор. Емульгатори - це ПАР (поверхнево активні речовини) - мила, розчинні у воді, таким чином крапельки масла, оточені мильною оболонкою перебувають у стабільному стані.

Емульсії виготовляють із эмульсолів різних складів. Широке поширення мають такі марки емульсолів: Э-2, ЭТ-2, НГЛ-255, СДМУ основою яких (75%) є масло І-12 або І-20 з різними домішками. Масло в емульсії в основному забезпечує захист верстата, інструмента й деталі від корозії, а мастильних властивостей емульсії надають мила, що утворяться в ній і створюють міцні мастильні плівки. Сода зм'якшує воду, що розчиняє емульсол, і є інгібітором корозії, а етиловий спирт надає емульсії стабільність при зберіганні й експлуатації. Концентрація емульсола – 1,5-10%. Чим вище концентрація, тим вище мастильні властивості, але нижче охолоджуючі й навпаки.

3. Серед чистих масел найкращі мастильні властивості мають жирні масла рослинного й тваринного походження ( соняшникове, лляне й суріпне масла, риб'ячий жир і т.п.) Однак вони дорогі й мають невисоку стабільність. Тому найбільше застосування мають мінеральні масла середньої в'язкості – І-12, І-20, хоч вони й мають понижені мастильні властивості. Для підвищення мастильних властивостей до них іноді додають до 30% рослинного масла й тваринні жири. Частіше мінеральні масла активують ПАВ і хімічно активними присадками – олеїнова кислота, окислений пертолатум, гас СCl₄ і сірка. Велике поширення мають мінеральні масла, активовані сіркою – сульфофрезоли.

Сульфофрезол складається з осірчаненого нігролу - основи, отриманою варінням з 10÷12% сірки, змішаної з індустріальним маслом. Зміст сірки в сульфофрезолі повинен становити не менш 1,7%.

12.2. Вплив ЗОР на процес різання.

Призначення ЗОР визначається характером операції різання й властивостями оброблюваних і інструментальних матеріалів. В ідеалі для кожної комбінації потрібна своя марка ЗОР. Однак для зменшення номенклатури ЗОР операції що подібні по контактних процесах на поверхнях інструмента й тепловій напруженості виконуються із застосуванням рідини одного складу.

Для чорнової обробки характерна висока теплонапруженість, і для зниження температури різання пріоритетом є охолоджувальні властивості ЗОР. Тому на чорнових операціях обробки заготовок з вуглецевих сталей застосовують ЗОР на водній основі.

При обробці високоміцних, жаростійких сталей і сплавів, а для вуглецевих і легованих сталей, при важкому силовому режимі, коли контактні тиски на передній поверхні великі, застосовують емульсії, активовані речовинами, що збільшують опір контактним напругам.

При чистовій фасонній обробці, нарізуванні різьби, вінців зубчастих коліс і т.п., з малими й середніми швидкостями різання, головного значення набувають мастильні властивості рідин. У цих випадках застосовують чисті й активовані мінеральні масла й сульфофрезол. При чистовій обробці з високими швидкостями різання застосують емульсії з розчином эмульсола 5÷10%.

Чорнову обробку сірого чавуну на універсальних верстатах як правило ведуть насухо. При чистовій і фасонній обробці чавуну (розгортанні, протягуванні, нарізанні різьби, обробки зубів) застосовують гас.

При роботі твердосплавним інструментом, що працює при високій швидкості різання, через сильне розбризкування, як правило, ЗОР не застосовують. При переривчастому різанні (струганні, фрезеруванні) застосування ЗОР викликає накопичення термоциклічних внутрішніх напружень, прискорює зношування в наслідок підвищення крихкості.