1496

Из табл. 21 можно сделать вывод, что отечественные СОЖ ВЭЛС-1, Техмол-1 уступают импортной СОЖ Zubora TDD по склонности к пенообразованию, а СОЖ Карбомол-С1П – по коррозионной агрессивности. Эти факторы необходимо учитывать при решении вопросов замены импортных СОЖ на отечественные. В этом случае необходимо добавлять присадки антипенные или антикоррозионные.

В заключение следует сказать, что эффективная смазка поверхностей желательна для того, чтобы уменьшить трение и снизить теплообразование. Кроме того, уменьшение трения означает снижение расхода энергии на операцию по резанию металла, и правильный выбор СОЖ важен для получения оптимального эффекта резания, в особенности при высоких скоростях шлифования.

1.9. Особенности производства СОЖ для шлифования

Масляные СОТС изготовляют простым смешением компонентов (базового масла и присадок) при заданной температуре до образования однородной смеси. Этот процесс периодический, он состоит из следующих стадий: подготовки сырья, смешения компонентов, фильтрации и расфасовки готового продукта.

Вмешалку закачивают расчетное количество базового масла, нагревают до 40–60 °С и при перемешивании (а при необходимости

ициркуляции) в мешалку загружают другие компоненты в соответствии с рецептурой изготовляемой СОТС. Температуру поддерживают такой, чтобы расплавить твердые вещества и обеспечить растворение смешиваемых компонентов. Смесь компонентов выдерживают в аппарате при перемешивании и заданной температуре столько времени, сколько требуется для получения однородной массы. Полнота смешения определяется путем периодического контроля однородности средней пробы, отбираемой из мешалки. При положительных результатах физико-химического анализа продукт охлаждают, фильтруют от механических смесей и расфасовывают.

Вполунепрерывных и непрерывных процессах подготовка сырья осуществляется периодическим способом, как правило, в двух

121

поочередно работающих аппаратах, а приготовление СОТС – непрерывным способом путем дозирования компонентов и их смешением в реакторе.

Эмульсолы производят в следующей последовательности: подготовка сырья, приготовление мыла (эмульгатора), смешение компонентов, фильтрация и расфасовка готового продукта.

Сначала получают мыло. В мешалку загружают омыляемые компоненты и водный раствор в соответствии с рецептурой СОТС. Смесь компонентов нагревают до 80–95 °С и выдерживают при перемешивании 2 ч для нейтрализации кислот и омыления эфиров. Затем при температуре около 100 °С и постоянном перемешивании выпаривают основную массу добавленной и реакционной воды, для более полного удаления воды температуру постепенно повышают до

130–150 °С.

Для приготовления эмульсола в мешалку загружают минеральное масло, мыло, эмульгаторы, вещества-связки, ингибиторы коррозии и другие компоненты в соответствии с рецептурой. Смесь нагревают до 60–80 °С, выдерживают при перемешивании до получения гомогенного продукта. После проверки продукта на соответствие требованиям стандарта эмульсол охлаждают, фильтруют и откачивают в емкость для готового продукта или расфасовывают.

Синтетические и полусинтетические СОТС изготовляют сме-

шением компонентов в определенной последовательности при нагревании и перемешивании в соответствии с рецептурой и технологической картой.

В последнее время объем абразивной обработки, и в частности шлифования, существенно возрастает на многих машиностроительных предприятиях по сравнению с лезвийной обработкой. Это связано в условиях усиления рыночной конкуренции с повышением требований к качеству, точности и надежности окончательно обработанных деталей машин, а также появлением новых все более и более труднообрабатываемых материалов, которые другими методами, кроме абразивных, нельзя обработать. В то же время вследствие высоких скоростей трения, деформации и резания при шлифовании вы-

122

деляется большое количество тепла в зоне резания, которое может привести к нежелательным дефектам обработанной поверхности в виде трещин, прижогов и структурно-фазовых превращений. В связи с этим большое значение имеет правильный выбор наиболее эффективной смазывающе-охлаждающей жидкости в большой номенклатуре СОЖ, предлагаемых различными отечественными и зарубежными фирмами.

1.10. Исследование эффективности различных СОЖ при шлифовании труднообрабатываемых материалов

При шлифовании многих деталей газотурбинных двигателей требуется обеспечить помимо высокой точности и низкой шероховатости еще и высокое качество обработанной поверхности, т.е. отсутствие прижогов, растягивающих остаточных напряжений, большого наклепа, структурно-фазовых превращений. Достижение таких показателей возможно путем снижения температуры в момент резания

ишлифования. Применение СОТС как раз и позволяет снижать температуру в зоне резания за счет смазывающего и охлаждающего эффекта. Поэтому необходимо уметь научно обоснованно выбирать наиболее эффективную СОЖ.

На ОАО «Пермский моторный завод» на всех операциях шлифования традиционно применяется СОЖ производства Пермского завода смазок и СОЖ. До 1979 года применялась СОЖ ЭГТ-2, затем – СОЖ Укринол-1, а в последние 20 лет – СОЖ ВЭЛС-1.

Внастоящее время при эксплуатации СОЖ ВЭЛС-1 появились замечания со стороны рабочих, мастеров и технологов механических цехов по быстрому загниванию эмульсии, появлению неприятных запахов, грибков, раздражению кожи рук и др. При этом снижаются

ипоказатели качества обработки. Проведенный анализ показал, что возможной причиной появления этих недостатков является загрязнение системы трубопроводов подачи СОЖ к станкам, плохая очистка станков и емкостей для хранения СОЖ. В то же время аналогичные замечания появились и на других машиностроительных предприятиях.

123

В связи с этим на ОАО «ПМЗ» совместно с кафедрой «Технология машиностроения» ПНИПУ проведены работы по исследованию эффективности различных видов современных отечественных СОЖ при шлифовании образцов и деталей газотурбинных двигателей из различных жаропрочных сталей и сплавов. При выборе типов СОЖ для этих материалов использовались известные рекомендации, по которым наиболее интенсивное охлаждение происходит при использовании СОЖ с наиболее высокой теплопроводностью, теплоемкостью и плотностью, наименьшей кинематической вязкостью,

снаибольшей скоростью подачи потока и лучшей смачиваемостью.

Вкачестве испытуемых для сравнительных исследований выбраны следующие наиболее применяемые при шлифовании СОЖ производства Пермского завода смазок и СОЖ: Аквол-6, Аквол-15, Аквапол-1, Авитол, ВЭЛС-1, Пермол-6, Синхо-2М, Уверол, Укри- нол-1М (концентрация 3 %) и импортной СОЖ ISOGRIND 130EP, рекомендуемой фирмой «Элб-Шлифф» (Германия) для шлифования труднообрабатываемых материалов.

Предварительно на ОАО «Пермский завод смазок и СОЖ» проведены исследования и установлены основные показатели физикохимических свойств этих СОЖ. Результаты исследований приведены в табл. 22.

Исследования эффективности этих СОЖ проводились в лабораторных условиях на плоскошлифовальном станке 3Г71 с использованием стандартных шлифовальных кругов из электрокорунда

белого 1.200×32×32 25А25ПСМ1К и карбида кремния зеленого 64С25ПСМ2К, наиболее широко применяемых при шлифовании труднообрабатываемых материалов. В процессе шлифования проводилась запись составляющих силы резания Pz и Py, измерялся износ круга и объем снятого металла с образцов. Для исследования эффективности действия различных СОЖ при шлифовании труднообрабатываемых материалов на ОАО «Пермский моторный завод» в лаборатории шлифования подготовлены образцы 80×25×7 из наиболее труднообрабатываемых шлифованием материалов – жаропрочного литейного сплава на никелевой основе ЖС6К,

124

титанового сплава ВТ3-1 (НВ = 350…380), закаленной стали ШХ15

(НRCэ ≥ 60).

Для оценки эффективности СОЖ приняты следующие известные критерии:

1. Режущая способность шлифовальных кругов Wм. Расчет со-

гласно ГОСТ 2424–83 проводился по следующей формуле:

Wм = Qм/TмВк ,

где Qм – объем снятого металла, мм3; Tм – машинное время шлифования, мин; Вк – высота круга, мм.

Этот показатель необходим для сравнения эффективности срезания стружки и всего припуска шлифовальным кругом при использовании различных СОЖ. Более эффективная СОЖ обеспечивает лучшую проникающую способность, образует пленки на абразивном зерне, снижает трение и теплообразование, обеспечивает постоянный режим самозатачивания. В результате в единицу времени обеспечивается больший объем срезаемого металла, следовательно, производительность шлифования с применением такой СОЖ выше. Чем больше режущая способность круга, тем выше производительность процесса шлифования.

2. Коэффициент шлифования Кшл. Расчет коэффициента проводился согласно ГОСТ 2424–83 по следующей формуле:

Кшл = Qм/Qа,

где Qм – объем снятого металла, мм3; Qа – объем изношенной части шлифовального круга, мм3, определяется с учетом расхода на правку.

Данный показатель характеризует работоспособность круга по мере его износа. Этот показатель связан с характеристикой круга, с его твердостью, зернистостью, пористостью. Под действием СОЖ некоторые характеристики круга (например, твердость, пористость) могут изменяться. Это сказывается на прочности удержания зерна

всвязке, что приводит к более высокому износу круга.

3.Коэффициент режущей способности круга Кр. Расчет прово-

дился по следующей формуле:

126

Кр = Wм/Ру,

где Wм – режущая способность круга, мм3/(мм·мин), Wм = Qм/TмВк; Ру – радиальная составляющая силы резания, кН.

Данный коэффициент характеризует при использовании различных СОЖ степень повышения производительности шлифования по мере износа круга и возрастания при этом радиальной составляющей силы резания. Чем больше этот коэффициент, тем процесс шлифования более эффективен, так как при одной и той же силе резания производительность шлифования выше.

4. Удельная мощность шлифования КN. Расчет коэффициента проводился по следующей формуле:

КN = Nшл /Qм,

где Nшл – эффективная мощность шлифования, Вт; Qм – объем снятого металла, мм3.

Мощность шлифования определялась как разность мощности привода шлифовального круга при нагрузке Nн и мощности холостого хода Nх.х:

Nшл = Nн – Nх.х.

Данный показатель необходим для объективной оценки эффективности применения СОЖ с позиции роста или уменьшения энергозатрат процесса шлифования. Если при одной и той же мощности обеспечивается больший съем обрабатываемого металла, следовательно, применение данной СОЖ более эффективно. Таким образом, необходимо снижать данный показатель для более эффективного шлифования.

Кроме того, оценивалось влияние СОЖ на такие параметры качества обработанной поверхности, как наличие прижогов, шероховатость и остаточные напряжения. По каждому показателю определялось место каждой СОЖ среди других. Оценивалась эффективность СОЖ для каждого обрабатываемого материала ЖС6К, ВТ3-1, ШХ15 и определялась общая оценка эффективности по сумме занятых мест в баллах. Наилучшие показатели эффективности имели те СОЖ, ко-

127

торые обеспечили более высокие коэффициенты режущей способности Кр, коэффициенты шлифования Кшл и меньшие показатели энергозатрат по удельной мощности КN.

Приняты следующие режимы шлифования: для чистового шлифования скорость круга 30 м/с, подача на врезание 0,005 мм/дв.ход, продольная подача 8 м/мин, припуск 0,2 мм; для получистового шлифования изменена подача на врезание 0,02 и 0,05 мм/дв.ход, продольная подача 15 м/мин и припуск 3 мм.

Подача СОЖ проводилась методом полива с постоянным расходом. Правка кругов проводилась алмазным карандашом до полного исчезновения следов засаливания (металлизации) поверхности круга. Для каждого обрабатываемого материала построены графики изменения коэффициентов эффективности для подач 0,02 и 0,05 мм/дв.ход (рис. 54–56) и определена наиболее эффективная СОЖ.

В результате анализа графиков на рис. 54, а установлено,

СОЖ Аквапол-1, наибольший коэффициент шлифования Кшл имеют две СОЖ – Аквол-6 и Пермол-6, наименьшая удельная мощность КN получена при шлифовании с СОЖ ВЭЛС-1.

Наименьшее число баллов по числу занятых мест (более эффективных) при этом набрали СОЖ Аквапол-1 (8 баллов), Аквол-6 (9 баллов) и Аквол-15 (9 баллов).

При получистовом шлифовании сплава ЖС6К с подачей 0,05 мм/дв.ход установлено (рис. 54, б), что наибольшие коэффициенты Кр и Кшл имеет СОЖ Аквол-6. Наименьшая удельная мощность КN получена при шлифовании с СОЖ ВЭЛС-1. Лучшее число баллов при этом набрала СОЖ Аквол-6 (9 баллов).

Таким образом, наиболее эффективной по производительности и качеству для шлифования жаропрочного сплава ЖС6К является СОЖ Аквол-6.

В результате анализа графиков на рис. 55, а установлено, что при получистовом шлифовании титанового сплава ВТ3-1 с подачей 0,02 мм/дв.ход наибольшей режущей способностью Кр обладает

128

а

б

Рис. 54. Эффективность различных СОЖ при получистовом шлифовании жаропрочного сплава ЖС6К на никелевой основе с подачей

0,02 мм/дв.ход (а) и 0,05 мм/дв.ход (б)

129

СОЖ Аквол-6, коэффициент шлифования Кшл и удельная мощность Кн практически одинаковы для всех испытанных СОЖ. Наилучшее число баллов при этом набрали СОЖ Синхо-2М (5 баллов), Уверол (7 баллов) и Аквол-6 (8 баллов).

При получистовом шлифовании сплава ВТ3-1 с подачей 0,05 мм/дв.ход установлено (рис. 55, б), что наибольшие коэффициенты Кр имеют СОЖ Уверол, Синхо-2М, Аквол-15 и Аквол-6. Коэффициент шлифования Кшл и удельная мощность КN практически одинаковы для всех СОЖ. Лучшее число баллов при этом набрала СОЖ Уверол (5 баллов). Таким образом, наиболее эффективной по производительности и качеству для шлифования жаропрочного сплава ВТ3-1 является СОЖ Уверол.

В результате анализа графиков на рис. 56, а установлено, что при получистовом шлифовании нержавеющей стали ШХ15 с подачей 0,02 мм/дв.ход наибольшей режущей способностью Кр и наибольшим коэффициентом шлифования Кшл обладают СОЖ Укринол-1 и Аквол-6, а наименьшая удельная мощность КN обеспечивается с СОЖ Укринол-1. Наилучшее число баллов при этом набрали СОЖ Укринол-1 (4 балла) и Аквол-6 (9 баллов).

При получистовом шлифовании стали ШХ15 с подачей 0,05 мм/дв.ход установлено (рис. 56, б), что наибольшие коэффициенты Кр и коэффициенты шлифования Кшл имеют СОЖ Аквол-6 и Пер- мол-6, а наименьшая удельная мощность КN получена при использовании СОЖ Укринол-1 и Синхо-2М. Лучшее число баллов при этом набрала СОЖ Аквол-6 (12 баллов).

Таким образом, наиболее эффективной по производительности и качеству для шлифования жаропрочного сплава ШХ15 является СОЖ Аквол-6.

Проведена оценка эффективности СОЖ по сумме занятых мест в баллах для каждого обрабатываемого материала ЖС6К, ВТ3-1, ШХ15 и определялись наилучшие показатели эффективности. Лучшие показатели (наименьшее число баллов) имели те СОЖ, которые обеспечили более высокие коэффициенты режущей способности Кр, коэффициенты шлифования Кшл и меньшие показатели энергозатрат

130