1496

Оба вышеописанных типа синтетических продуктов образуют чистые прозрачные смеси в воде и сравнительно нечувствительны к жесткости воды.

Эмульсолы представляют собой подобранные специальным образом (сбалансированные) смеси минеральных масел, эмульгаторов, веществ-связок, ингибиторов коррозии и других компонентов. Технологические схемы их производства помимо смешения различных ингредиентов часто включают в себя также стадии получения отдельных компонентов (продукты омыления, осернения и др.).

Полусинтетические и синтетические СОТС – сравнительно новые классы жидкостей, имеющие преимущества перед эмульсолами по стабильности, сроку службы, прозрачности рабочих растворов. Концентраты таких СОТС в своем составе содержат 25–50 % воды.

Синтетические СОТС не содержат в своем составе минеральных масел. Существуют две группы синтетических СОТС: на основе водорастворимых полимеров и на основе композиций ПАВ. Для улучшения антикоррозионных, противопенных и некоторых других свойств к этой основе добавляют антикоррозионные, противопенные и другие присадки.

Полусинтетические СОТС занимают промежуточное положение между эмульгируемыми маслами (эмульсолами) и синтетическими жидкостями. Содержание минеральных масел в концентратах полусинтетических СОТС составляет 15–30 %.

Как показали исследования профессора Ребиндера [9, 50, 51], СОТС, проникая в трещинки и поры металла, производит охрупчивание металла в зоне резания, а для хрупкого металла меньше усадка стружки, меньше сила резания, меньше выделяемое количество теплоты, ниже и θрез. Кроме того, применение СОТС препятствует наростообразованию, и в этом отношении в ряде случаев изменяют условия трения на различных участках передней поверхности инструмента. Применение СОТС в среднем снижает θрез на 80–120 °С. Следует отметить, что вид используемой СОТС оказывает существенное влияние на температуру (рис. 51).

101

Исходным моментом при решении вопроса о составе среды, способном дать положительный эффект, является отчетливое представление о том, какое воздействие на данной операции или на иной группе операций должно оказывать СОТС.

Анализ литературных источников [3, 4, 6] позволил сделать заключение, что в настоящее время в промышленном масштабе в основном освоено применение лишь масляных и водосмешивающих СОТС, дающих наибольший эффект в повышении производительности труда и улучшении качества обработанной поверхности (табл. 15, 16).

Наличие в композиции аммонийной группы приводит к охрупчиванию молибдена, облегчая процесс сдвиговых деформаций. Ионы натрия действуют двояко: и как поверхностно-активные вещества, и как катализаторы процесса комплексообразования. Спирт этиловый предназначен для улучшения смачивающей, проникающей и охлаждающей способности СОТС, снижает температурные нагрузки на режущий клин. Триэтаноламин выполняет функции ингибитора коррозии.

В Ивановском государственном университете занимаются также разработкой присадок к СОТС в виде микрокапсул (МК). Придание среде многофункциональности действия при помощи присадок позволяет: регулировать температурный порог поступления присадки в контактную зону резец – обрабатываемый материал за счет заданной термостойкости оболочки МК 15; обеспечить совместное действие двух или нескольких присадок, несовместимых в растворенном виде, в том числе через введение присадок не только в объем МК, но и в состав ее оболочки; снизить уровень вредных выделений в зону обслуживания; обеспечить введение биоцидов в ионном виде путем

102

поступления присадки через полупроницаемую оболочку МК в объем жидкости; при регенерации и утилизации СОТС удалять остатки непрореагировавшей присадки можно за счет отфильтрования МК; предохранять оборудование и магистрали среды от коррозионного воздействия присадки.

Использование СОТС, перечисленных в табл. 16, с присадками повышает стойкость инструмента, производительность труда, улучшает качественные характеристики обрабатываемых материалов. Однако наличие в средах солей и мыла различных кислот, соединений хлора, кальцинированной соды и других химически активных присадок может оказать вредное воздействие как на здоровье станочника, работающего непосредственно с ними, так и на оборудование. Отходы этих СОТС экологически вредны. Наиболее целесообразно применять данные технологические средства на станках с ЧПУ и автоматизированных процессах, где используется «безлюдная» технология обработки деталей.

Разработка многофункциональных синтетических сред имеет большие перспективы, так как с помощью таких СОТС можно успешно решать технологические задачи, управлять контактными процессами, от которых зависят стружкозавивание, качество обработанной поверхности, стойкость инструмента и производительность обработки.

Влияние смазочно-охлаждающих технологических средств на процесс резания металлов обусловливается, прежде всего, совместным проявлением смазочного, охлаждающего и моющего действия СОТС.

Проявляя охлаждающие свойства, СОТС способствует увеличению оптимальной скорости резания на 25–30 %, тем самым от 20 до 40 % увеличивая производительность обработки, не уменьшая при этом стойкости режущего инструмента. СОТС уменьшает усадку стружки и ослабляет ее зависимость от подачи и переднего угла. Уменьшая усадку стружки, среда способствует тем самым уменьшению пластической деформации и снижению усилий резания на 20–30 %. В результате уменьшения усилий резания снижаются де-

105

формации отдельных частей станка, инструмента и детали, повышается точность обработки и уменьшается износ оборудования. Наконец, влияя на усилия резания, СОТС влияют тем самым на мощность, потребляемую станком. Можно считать, что среды снижают расход энергии, подводимой к станку, на 5–20 %, а это имеет большое практическое значение, если учесть огромный парк станочного оборудования современных машиностроительных заводов.

Имеющаяся взаимосвязь между явлениями трения, износа и характеристиками качества формируемой при резании поверхности, о которой указывается в работах, позволяет сделать вывод, что применение СОТС, различных по составу и свойствам, оказывает существенное влияние на характеристики качества обработанной поверхности и, в первую очередь, на высоту микронеровностей, уменьшая их на 20–40 %, а также на параметры, характеризующие физическое состояние обработанного поверхностного слоя. Это проявляется

втом, что при работе с СОТС уменьшаются глубина, степень упрочнения и микротвердость поверхностного слоя на 30–40 %. Правильный выбор СОТС может повысить период стойкости инструмента

в1,5–3 раза, снижает высоту микронеровностей до 1,5–2 раза. Обобщая вышеизложенное, можно сделать вывод, что СОТС яв-

ляются одним из резервов машиностроительных предприятий в деле повышения производительности труда, улучшения качества обрабатываемых деталей, повышения долговечности оборудования, экономии инструментальных материалов и электрической энергии.

Для лучшего понимания технологом механического цеха особенностей выбора и применения новых СОЖ необходимо ознакомиться с методикой подбора основных параметров СОЖ на примере работы специалистов Пермского завода смазок и СОЖ. Ниже приведены особенности определения физических свойств СОЖ на оборудовании и приборах экспериментальной лаборатории этого завода.

106

1.7. Основные методы определения физико-химических свойств СОЖ

Отбор объединенной пробы СОЖ проводят по ГОСТ 2517. Для объединенной пробы берут 1 дм3 продукта. Объединенную пробу СОЖ делят на две равные части. Одну часть пробы испытывают, другую хранят опечатанной на случай разногласий в оценке качества. При получении неудовлетворительных результатов хотя бы по одному из показателей, по нему производят повторные испытания вновь отобранной пробы. Результаты повторных испытаний являются окончательными. При получении удовлетворительных результатов повторных испытаний партия отправляется на переработку.

1. Определение коррозионной агрессивности СОТС. Аппара-

тура, материалы и реактивы: весы лабораторные типа TK-500 или другого типа с погрешностью ±0,01 г; чашка стеклянная лабораторная диаметром 100 мм (чашка Петри); пипетка 2-1-2; стружка из чугуна СЧ18 или СЧ21 длиной 3–7 мм, шириной 2–5 мм, толщиной 0,4–0,5 мм; петролейный эфир; бумага фильтровальная лабораторная; шпатель из коррозионно-стойкого материала.

Подготовка к работе: проводят визуальный осмотр стружки на отсутствие коррозии, не прикасаясь к ней руками. Срок хранения стружки не должен превышать двух-трех недель после ее получения.

Метод определения коррозионной агрессивности по внешнему виду:

1)на круглый бумажный фильтр диаметром 50 мм, помещенный

вчашку Петри, с помощью шпателя равномерно наносят (2±0,1) г чугунной стружки. Мерной пипеткой отбирают 2 мл хорошо перемешанной рабочей СОЖ и равномерно смачивают стружку на фильтре;

2)чашку Петри закрывают крышкой и выдерживают 2 ч при нормальной температуре, при этом чашка не должна подвергаться воздействию сквозняков и солнечных лучей;

3)стружку удаляют, круглый бумажный фильтр погружают на 5 с в петролейный эфир и просушивают при нормальной температуре;

107

4) СОТС считается выдержавшим испытание, если на фильтровальной бумаге полностью отсутствуют коррозионные пятна; в случае наличия коррозионных пятен степень коррозии оценивают в баллах по табл. 17 и рис. 52;

5) результаты параллельных определений (степень коррозии в баллах) не должны отличаться более чем на один балл. За результат испытаний принимается большая степень коррозии.

Критерии оценки степени коррозии приведены в табл. 17, общий вид фильтра при различной степени агрессивности СОЖ – на рис. 52.

Таблица 17

Оценка степени коррозии (по количеству пятен ржавчины) чугунной стружки и металлической пластинки

Рис. 52. Оценка в баллах (от 0 до 4) коррозионной агрессивности СОТС по внешнему виду фильтра (по числу пятен коррозии)

Определение коррозионной агрессивности СОТС методом раз-

бавления. Метод разбавления основан на увеличении коррозионной агрессивности СОТС при их разбавлении водой. Поэтому данный метод применяется для водосмешиваемых СОТС.

Аппаратура, материалы и реактивы: пластинка из металла, на которой испытывают агрессивность СОТС, размером 100×50×5 мм или диски диаметром 50–70 мм; шлифовальная шкурка на бумажной основе зернистостью 3 или 5; пипетка 2-1-2, цилиндр 2-10; вата гигроскопическая; спирт этиловый.

Подготовка к работе:

1)рабочую поверхность пластинки перед каждым испытанием зачищают шлифовальной шкуркой вручную или механически до достижения шероховатости Ra = 2,5…0,63 мкм и обезжиривают спиртом. Не допускается касание рабочей поверхности металла пальцами;

2)испытуемое СОТС тщательно перемешивают и разбавляют водой (1:1), используемой для приготовления СОТС (отбирают по 2 мл рабочей эмульсии или раствора и воды в цилиндр и перемешивают).

Порядок определения:

1)на обезжиренную пластинку пипеткой наносят по 10 капель испытуемой эмульсии или раствора (разбавленного и неразбавленного). Расстояние между каплями и от края пластинки должно быть не менее 7–10 мм;

109

2)пластинку с пробами выдерживают на воздухе при температуре не менее 25 °С до испарения воды (ориентировочно 30–60 мин);

3)пластинку протирают ватой, смоченной в спирте, и осматривают визуально;

4)рабочая эмульсия или раствор СОТС считаются выдержавшими испытание, если на пластинке полностью отсутствует коррозионные пятна. В случае наличия коррозионных пятен степень коррозии оценивают в баллах по табл. 17; испытание проводят параллельно на двух пластинках из одного и того же металла. Результаты

параллельных определений не должны отличаться более чем на 1 балл. Если внешний вид пластинки соответствует промежуточному баллу, то за результат испытаний принимает большую степень коррозии.

2. Определение степени микробиологического поражения СОТС с помощью индикатора ТТХ. Определение степени микро-

биологического поражения СОТС данным методом производилось в ходе непосредственных испытаний жидкостей, так как только эти испытания могли выявить существование микроорганизмов в элементах системы подачи СОЖ и дать наиболее полные результаты при оценке устойчивости СОЖ к бактериальному поражению.

Аппаратура, реактивы и материалы: 2, 3, 5-трифенилтетразолий- хлористый (ТТХ); термостат, обеспечивающий постоянство температуры (30±5) °С; шкаф сушильный лабораторный; пробирки стеклянные диаметром 16, 20 мм, высотой 150, 200 мм; пипетки стеклянные градуированные на 1, 2, 5 и 10 мл; цилиндры мерные на 10 мл; вода дистиллированная; весы аналитические АДВ-200.

Подготовка к работе:

1)приготовляют 0,5%-ный раствор ТТХ; для этого 0,5 г ТТХ взвешивают с точностью до 0,01 г, помещают в мерный цилиндр

идоливают дистиллированной водой до 100 мл; для растворения ТТХ цилиндр энергично взбалтывают;

2)промывают и высушивают пробирки (при 260 °С в течение

6–8 ч).

110