Пятница, 23 Октябрь 2015 13:38

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ СОЖ НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ

Автор 
Оцените материал
(7 голосов)

Применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) оказывает влияние на процесс обработки металлов резанием благодаря своим функциональным действиям. В общем случае СОЖ оказывают следующие виды действий: смазочное, охлаждающее, режущее, моющее, смачивающее, пластифицирующее, диспергирующее и др.

 

Одним из основных действий является смазочное. Благодаря смазочному действию СОЖ могут уменьшать схватывание, задиры, фрикционный нагрев и силы трения при перемещении стружки и обрабатываемого металла по передней и задней поверхностям инструмента соответственно.

 

При обработке с повышенными режимами резания проникновение СОЖ в зону обработки затрудняется, поэтому адсорбционные пленки не образовываются, и СОЖ не обеспечивает смазывание трущихся поверхностей.

 

Несмотря на это, при повышении смазочных характеристик СОЖ могут улучшиться почти все параметры обработки:

- повысится стойкость инструмента вследствие уменьшения схватывания и диффузионного изнашивания

- возрастет производительность обработки;

- уменьшатся шероховатость и волнистость обработанной поверхности, снизятся остаточные напряжения;

- уменьшатся фрикционный нагрев и температура в зоне резания, cилы трения и расход энергии.

 

В некоторых случаях смазочное действие СОЖ оказывает также и негативное влияние на процесс обработки:

- подача СОЖ может снизить стойкость, если исчезает нарост, защищающий переднюю поверхность инструмента от изнашивания;

- возможно снижение стойкости по причине коррозионно-механического изнашивания при взаимодействии отдельных компонентов СОЖ с материалом инструмента;

- в случае, если возникающие граничные пленки имеют большую прочность, чем обрабатываемый материал, возрастают силы резания, что повышает износ инструмента [1, с. 24].

 

В настоящее время на рынке представлено множество марок СОЖ как отечественных, так и зарубежных производителей. Однако не существует единой методики и параметров оценки функциональных действий СОЖ, позволяющих подобрать наиболее эффективную марку для конкретных условий резания.

Машиностроительные предприятия, занимающиеся обработкой металлов резанием, применяют растворы СОЖ различных концентраций на ключевых и ответственных операциях. В качестве рабочей жидкости часто используются водоэмульсионные смеси: на операциях точения, сверления, фрезерования, зенкования, развертывания – с концентрацией 2,5 – 10,0 % [2, с. 28].

 

Подобрать наиболее эффективную по смазочному действию СОЖ для конкретной обработки возможно за счет определения фактического коэффициента трения при применении различных марок СОЖ. При этом снижение коэффициента трения позволит снизить силы резания, а, следовательно, повысить качество обработки. По справочным данным коэффициент трения трущейся пары «сталь – твердый сплав» имеет значение 0,8, а при применении СОЖ он может уменьшиться до 0,16 [3, с. 197].

 

Определение фактического коэффициента трения при условиях, близких к условиям резания, производилось на машине трения ИИ 5018 при трущихся колодке и ролике с применением водных растворов СОЖ при концентрациях 10; 5 и 2,5 %. В качестве элементов трущейся пары «ролик – колодка» использовались следующие материалы: сталь 45, ВТ3, Д16 и ХН77ТЮР (ролик) и твердый сплав Т15К6 (колодка). Для проведения исследований применялись растворы СОЖ марок Смальта-3 (Омской фирмы ЗАО НПО «Промэкология») и Blasoсut 4000 (швейцарской фирмы BLASERSwisslubeAG). Также в качестве СОЖ применялась вода. Испытания на материалах сталь 45, титановый сплав ВТ3 и жаропрочный сплав ХН77ТЮР проводились при следующих режимах: нагрузка P=800 Н, частота вращения ролика n=250 об/мин. Испытания на алюминиевом сплаве Д16 проводились при нагрузке P=400 Н и частоте вращения ролика n=500 об/мин. Результаты исследований представлены на рисунке 1.

 

Как видно из полученных зависимостей, изменение коэффициента трения при применении водоэмульсионных СОЖ различных концентраций позволяет получать близкие значения на стали 45, ВТ3 и Д16, но наблюдается отличие значений коэффициента трения на ХН77ТЮР. При этом применение СОЖ на титановом сплаве ВТ3 дает повышение коэффициента трения с 0,39 до 0,51, по сравнению с результатами, полученными при использовании воды в качестве СОЖ. Также использование СОЖ для стали 45 и Д16 позволяет снизить коэффициент трения с 0,58 до 0,10 и с 0,55 до 0,11 соответственно (снижение в 5,8 и 5 раз).

 

Применение растворов СОЖ марок Смальта-3 и Blasoсut 4000 для сплава ХН77ТЮР позволяет снизить коэффициент трения с 0,59 – 0,6 до 0,56 и до 0,54 – 0,55 соответственно (на 10% концентрации), но с уменьшением концентрации СОЖ видимого эффекта не наблюдается.

 

 Зависимость фактического коэффициента трения от концентрации СОЖ для трущейся пары  сталь 45 – Т15К6

а)

 Зависимость фактического коэффициента трения от концентрации СОЖ для трущейся пары ВТ3 – Т15К6

б)

 Зависимость фактического коэффициента трения от концентрации СОЖ для трущейся пары Д16 – Т15К6

в)

Зависимость фактического коэффициента трения от концентрации СОЖ для трущейся пары ХН77ТЮР – Т15К6 

г)

 

Рис. 1. Зависимость фактического коэффициента трения от концентрации СОЖ для трущейся пары: а) сталь 45 – Т15К6; б) ВТ3 – Т15К6; в) Д16 – Т15К6;

г) ХН77ТЮР – Т15К6

 

Выводы: применение СОЖ марок Смальта-3 и Blasoсut 4000 оправдано в большей мере при обработке стали 45 и алюминиевого сплава Д16, менее оправдано – на материале ХН77ТЮР, но не рекомендовано при резании титанового сплава ВТ3.

Применение СОЖ, обеспечивающей наименьший коэффициент трения, позволит максимально возможно снизить силы резания и повысить точность металлообработки.

 

Библиографический список

 


1. Энгелис, С. Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: справочник / С. Г. Энгелис, Э. М. Берлинер. – М. : Машиностроение, 1995. – 496 с.

2. Гаврилов, Г. М. Струйное охлаждение инструментов распыленными жидкостями / Г. М. Гаврилов, А. А.Смирнов. – Куйбышев : Кн. изд-во, 1966. – 107 с.

3. Крагельский, И. В. Развитие науки о трении. Сухое трение. / И.В. Крагельский, В.С. Щедров. – М. : Изд. АН СССР, 1956. – 237 с.

Дополнительная информация

  • Заказчик: Организация
  • Статус: Нет исполнителя
  • Цена: 100 руб.
  • Предпочитаемый способ оплаты: На сотовую связь
  • Срок сдачи проекта после оплаты аванса: 01.10.2015
  • ЦЕЛЬ ПРОЕКТА: ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ СОЖ НА КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ
Прочитано 3025 раз Последнее изменение Воскресенье, 01 Ноябрь 2015 06:05
Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Поделиться в соц. сетях: