53 Смазочно–охлаждающие жидкости для резания металлов

СОЖ влияет на процесс снятия стружки, обеспечивая смазку и отвод тепла из зоны трения и тем самым предотвращая износ инструмента. СОЖ для обработки резанием могут быть разделены на минеральные масла с активными добавками, водные эмульсии с активными добавками или без них и водные растворы.

СОЖ без присадок. Геометрия образования стружки, высокие усилия и температуры, имеющие место при резании металлов, не позволяют осуществить режим гидродинамической смазки. Для того чтобы уменьшить трение, необходимо создать пленку, разделяющую поверхности резца и детали. Немодифицированные минеральные масла непригодны для создания такой пленки, так как при высоких нагрузках происходит выдавливание и затем локальное сваривание. Поэтому масла без присадок применяют только при резании легко обрабатываемых материалов на станках-автоматах, где требуются лишь охлаждение и смывка стружки. Активные ингредиенты образуют адсорбционные слои на металлической поверхности или реагируют

с металлом, образуя хемосорбционный слой. Хорошие смачивающие свойства необходимы в обоих случаях с тем, чтобы СОЖ попала даже на труднодоступные поверхности трения. Активными соединениями являются жирные кислоты, эфиры, мыла металлов или комбинации этих веществ.

Жирные кислоты при нормальных и умеренных температурах, эфиры и мыла при повышенных температурах и давлениях взаимодействуют с металлами и их оксидами, образуя соли металлов. СОЖ, содержащие эти компоненты, подходят для легких операций резания.

Для того чтобы получить пленку, разделяющую поверхности резца и обрабатываемой детали даже в тяжелых условиях (на материалах, плохо поддающихся обработке, при высокой скорости резания), следует добавлять присадки, растворимые в масле и содержащие хлор, фосфор и (или) серу (хлорированный диизобутен, дибензилдисульфид).

Почти все органические фосфорсодержащие присадки содержат также и другие элементы (в частности, серу) и образуют на поверхности фосфиды металлов при температурах от 200 до 700 °С. Их добавляют в СОЖ преимущественно для защиты режущего инструмента.

Серу и ее соединения применяют в СОЖ при тяжелых и сверхтяжелых условиях и средних скоростях резания. Эти вещества реагируют с металлом медленнее, чем хлор, однако, слои сульфидов металла обладают более высокой несущей способностью и сопротивлением сдвигу и разлагаются только при 1000 °С. Сера и ее соединения не подходят для СОЖ, применяемых при механической обработке цветных металлов из-за образования сульфида меди (т.е. чернение поверхности).

Эмульгируемые СОЖ. Когда в процессе резания требуется эффективный отвод тепла, следует применять смешиваемые с водой СОЖ, так как для обеспечения желаемого теплоотвода нужны высокие значения удельной теплоемкости, удельной теплопроводности и удельной теплоты парообразования. В силу своих термодинамических свойств вода гораздо больше подходит для этой цели, чем масло. Смазочно-охлаждающие эмульсии типа «масло в воде» представляют собой стабильные дисперсии минерального масла в воде. Из-за высокого поверхностного натяжения между водой и маслом такие эмульсии могут быть получены только при добавлении эмульгаторов. Внешний вид эмульсии зависит от размера капель: в молочной эмульсии размер капель около 2 мкм, в прозрачной – 0,05 мкм. Смешанные с водой СОЖ состоят из: 1. минерального масла, 2. эмульгаторов и 3. присадок, повышающих антикоррозионные свойства (например, алканоламидов), или снижающих склонность к пенообразованию (например, высших этоксилированных жирных спиртов).

Водорастворимые СОЖ. Водорастворимые СОЖ представляют собой водные растворы, не содержащие минеральных масел. Для придания им антикоррозионных свойств, используют органические соединения — моно-, ди- или триэтаноламинами и ПАВ. Эти СОЖ содержат также неионные ПАВ, мыла натуральных или синтетических жирных кислот и полиалкиленгликоли. Их применяют главным образом при шлифовании и скоростном резании твердосплавными или металлокерамическими резцами.