CC BY
19
14. Довыденков В. А. Исследование и создание композиций на основе порошков металлов, их оксидов и углерода для получения фасонных заготовок с заданными свойствами: Автореф. дис. ... докт. техн. наук. М.: МГВМИ. 2009. С. 31.
15. Довыденков В.А., Крысь М.А., Фетисов Г.П. МИМ-технология: новые возможности изготовления заготовок // Заготовительные производства в машиностроении. 2006. №8. С. 47-50.
16. Довыденков В.А., Крысь М.А., Фетисов Г.П. Получение металлических деталей путем формования и спекания металлополимерных композиций // Технология металлов. 2008. №6. С. 28-31.
17. Довыденков В.А., Фетисов Г.П. Модель для расчета вязкости композиций порошок-связующее для получения заготовок путем их литья и спекания // Заготовительные производства в машиностроении. 2009. №1. С. 47-49.
18. Metal injection molding: European Powder Metallurgy Association (ЕРМА), 2000. 33 p. // www.epma.com.
19. Porter M.-A. Effects of binder systems for metal injection molding: Master's Thesis. Lulea: Lulea University of Technology, Sweden, 2003, 80 p.
20. Feedctock development for micro powder injection molding / L. Merz, S. Rath, V. Piotter, R. Ruprecht, J.G. Kleissl, J. Hausselt // Microsyst. Technol., 2002, vol. 8, pp. 29-32.
Kostin Dmitrii Vladimirovich, graduate student (e-mail: deman777_91@mail.ru тел. +7 937 075 78 91) Zhukov Sergey Yurievich, undergraduate Samboruk Anatoliy Romanovich, Ph.D., professor MAGNETIC HARD MATERIALS Samara State Technical University, Samara, Russia
Abstract: In the article classification of magnetically hard materials by properties and application, by composition and method of production is considered; the main characteristics of magnets, the dependence of the maximum energy of the magnet on residual induction. Key words: magnetically hard materials, permanent magnet, coercive force, specific magnetic energy
УДК 621.919.2
АНАЛИЗ ВОЗДЕЙСТВИЯ СМАЗЫВАЮЩЕ-ОХЛАЖДАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД НА КАЧЕСТВО ПРОЦЕССА
ПРОТЯГИВАНИЯ
Кочергин Виталий Сергеевич, аспирант Юго-Западный государственный университет, г.Курск, Россия
(e-mail: koshergin@mail.ru)
В данной статье представлен анализ воздействия смазывающе-охлаждающих технологических сред на качество процесса протягивания, которое является одним из наиболее производительных способов обработки материалов резанием. Данный вид обработки характеризуется наличием высоких контактных напряжений в паре заготовка-инструмент.
Ключевые слова: протягивание, охлаждение, влияние на износ, смазка, зона резания.
Эффективность металлообработки - комплексный показатель, учитывающий в том числе и влияние смазывающе-охлаждающих технологиче-
ских сред (СОТС) на качество изделий при обработке резанием. Основной задачей смазывающе-охлаждающих технологических сред является обеспечение надежной работы режущего инструмента, а также необходимого качества обрабатываемой поверхности, что позволяет уменьшить затраты на переточку и замену режущего инструмента, сократить количество брака и простоев станков и, как следствие, снизить стоимость металлообработки.
Возникающие в процессе резания высокие удельные нагрузки оказывают значительное влияние на износ инструмента, в большинстве случаев определяющее его ресурс, и качество обработанной поверхности.
Одним из наиболее эффективных средств снижения сил трения, повышения стойкости протяжного инструмента и качества поверхности после обработки является применение смазывающе-охлаждающих технологических сред. Соответственно, актуальным является анализ влияния различных видов смазывающе-охлаждающих технологических сред на процесс протягивания, позволяющий сделать правильный выбор для конкретных условий.
Из практического опыта, а также из анализа работ [1, 2, 3, 4] следует, что адекватное условиям обработки применение смазывающе-охлаждающих технологических сред позволяет повысить как стойкость протяжного инструмента, так и увеличить режимы резания на 25.. .50 %. При этом также уменьшается глубина слоя наклёпа, причём особенно явно это уменьшение проявляется при срезании стружек большого сечения.
Воздействие смазывающе-охлаждающих технологических сред на процесс комплексное, и включает в себя несколько механизмов: смазывающий, охлаждающий, пластифицирующий, моющий.
В процессе протягивания возникают огромные удельные контактные
нагрузки (до 7500 МПа при срезании стружки толщиной 0,01 мм) [5] и температуры (500.600 °С для инструмента из быстрорежущих сталей) [5].
Цель смазки заключается в разделении контактирующих поверхностей смазочными пленками для минимизации абразивных и адгезионных процессов. Смазывающие плёнки на поверхностях режущих инструментов должны снижать коэффициенты трения путём перевода трения между инструментальным и обрабатываемым материалами в трение между пленкой и материалом, трение между пленками или ее слоями.
К смазывающим пленкам, образующимся на поверхностях режущего инструмента, предъявляются чрезвычайно высокие требования: они должны прочно удерживаться на металлических поверхностях, выдерживать большие нагрузки, сохранять свои свойства в широком диапазоне температур.
Различают следующие виды современных смазок: гидродинамическую, граничную и смазку высокого давления. Рассмотрим подробней каждый из этих видов.
Гидродинамическая смазка снижает силы трения за счет разделения контактных поверхностей жидкой пленкой, без существенного проявления
физико-химического взаимодействия смазывающе-охлаждающих технологических сред с поверхностями заготовки и инструмента [6].
Действие граничной смазки обусловлено влиянием пленки, адсорбцион-но связанной с трущейся поверхностью. Толщина пленки составляет от десятков до сотен ангстрем. Коэффициент трения при граничной смазке выше, чем при гидродинамической, но устойчивость пленки к неблагоприятным условиям значительно выше. Процесс адсорбции плёнки наиболее активно протекает в случае наличия в составе СОТС поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Пассивация ювенильных поверхностей, возникающих при резании, является частным случаем граничной смазки. Её основной задачей является предотвращение образования металлических связей между контактирующими поверхностями инструмента и заготовки. Эти связи приводят к усиленному адгезионному и диффузионному изнашиванию инструмента.
Механизм пассивации приобретает наибольшее значение в области пластического контакта, находящейся вблизи режущей кромки, т.е. там, куда затруднено проникновение жидкости, и где образование жидких или твердых пленок крайне затруднено. Пассивация хотя и не предотвращает усталостно-адгезионное изнашивание, но значительно его замедляет.
Сущность смазки высокого давления состоит во внедрении атомов соединений, входящих в состав смазывающе-охлаждающие технологические среды, в кристаллическую решетку металла, и образовании на поверхности металла химических пленок (оксидов, сульфидов, хлоридов, фосфатов и др.). При этом силы внутренних связей продуктов химической реакции превосходят межкристаллические связи металла, поэтому реакция образования пленок смазки высокого давления необратима.
Такие элементы, как хлор, фтор, сера, фосфор, йод [1] образуют слои химических соединений с металлом с более низкими сдвиговыми сопротивлениями и температурами плавления, что приводит к снижению коэффициента трения в зоне контакта.
Смазывающий эффект смазывающе-охлаждающих технологических сред зависит от скоростей образования и деструкции пленок, их состава, строения, толщины, свойств сцепления с металлом.
Марка материала инструмента и заготовки и расчётная температура в местах контактов являются основными исходными данными, на основании которых осуществляется подбор смазывающе-охлаждающие технологические среды.
Охлаждающее действие смазывающе-охлаждающих технологических сред обусловлено снижением рабочей температуры инструмента и детали, которое значительно замедляет изнашивание режущего инструмента. Физический принцип охлаждения инструмента заключается в теплообмене между смазывающе-охлаждающей технологической средой и протяжным инструментом, заготовкой.
Охлаждающая способность смазывающе-охлаждающих технологических сред зависит от теплофизических свойств технологической среды (теплопроводности и теплоемкости), скорости ее подвода и свойств инструментального материала рабочей части протяжного инструмента [6].
Под пластифицирующим действием смазывающе-охлаждающих технологических сред подразумевают её способность облегчать пластическое деформирование металла за счёт облегчения разрыва связей в обрабатываемом материале при внедрении инструмента. Пластифицирующие свойства повышает стойкость инструмента и уменьшают силу резания, что позволяет резать труднообрабатываемые материалы с высокой производительностью.
Моющие свойства смазывающе-охлаждающих технологических сред обеспечиваются непрерывной эвакуацией из зоны резания образующихся отходов функционирования системы резания - в основном стружки.
Для обеспечения проявления всех свойств необходимо максимальное проникновение смазывающе-охлаждающей технологической среды в зону резания, которое улучшается с уменьшением размеров атомов и молекул технологической среды, с повышением её вязкости, смачиваемости контактных поверхностей, лучшей направленности и большего расхода технологической среды.
Смачивание жидкостью поверхностей зависит прежде всего от материала твердого тела, а также микрогеометрии поверхности, химического состава и строения технологической среды. Гладкие поверхности лучше смачиваются, чем поверхности, имеющие микронеровности и трещины. Степень смачивания оценивают по поверхностному натяжению технологической среды на границе разделов фаз твердое тело - технологическая среда. Хорошее смачивание обеспечивается при низких значениях коэффициента поверхностного натяжения. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), входящие в состав смазывающе-охлаждающих технологических сред, уменьшают поверхностное натяжение технологической среды и улучшают смачивание.
Список литературы
1. Виноградов, Д.В. Действие СОТС при резании [Текст] / Д.В. Виноградов // Технология металлов. 1999. № 10. С. 17-22.
2. Пронкин, Н.Ф. Протягивание труднообрабатываемых материалов [Текст] / Н.Ф. Пронкин. М.: Машиностроение, 1978. 119 с.
3. Энтелис, С.Г. Смазочно-охлаждающие и технологические средства для обработки металлов резанием [Текст]: Справочник / Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. М.: Машиностроение, 1995. 496 с.
4. Виноградов, Д.В. Основные виды СОТС, применяемые при резании металлов [Текст] / Д.В. Виноградов // Технология металлов. 1999. № 6. С. 15-21.
5. Маргулис, Д.К. Протяжки переменного резания [Текст] / Д.К. Маргулис. М.Свердловск: Машгиз, 1962. 269 с.
6. Евсеев Е.Ю., Селезнёв Ю.Н. Анализ влияния СОТС на процесс протягивания. // Современные материалы, техника и технологии. Научно-практический журнал. 2015, № 1 (1), С. 79-83.
7. Кочергин В. С. Анализ опасных и вредных факторов при протягивании гранных отверстий. // Современные материалы, техника и технологии. Научно-практический журнал. 2017, N 1 (9), С.133-137
8. Конструкционные материалы, используемые в машиностроении/ Агеева Е.В., Горохов А.А.// Учебное пособие для студентов вузов / Курск, 2014.
9. Исследование особенностей формирования погрешности обработки при планетарном формообразовании отверстий длинных тонкостенных деталей/ Гречишников
B.А., Куц В.В., Ванин И.В., Разумов М.С., Гречухин А.Н.// Современные материалы, техника и технологии. 2018. № 1 (16). С. 11-15.
10. Математическое представление режущих кромок спирального сверла в системе МАРЬЕ/ Зубкова О.С., Куц В.В., Лыкова Л.Н., Лыкова Н.Н.// Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 7 (15). С. 21-28.
11. Исследование влияния конструктивных и геометрических параметров протяжного инструмента на выходные характеристики процесса протягивания/ Емельянов
C.Г., Селезнев Ю.Н., Губанов В.С., Кочергин В.С., Евсеев Е.Ю.// Курск, 2017.
12. Анализ обработки протягиванием фасонных отверстий валов-шестерен приводов буровых установок/ Селезнев Ю.Н., Евсеев Е.Ю., Кочергин В.С.// Современные материалы, техника и технологии. 2015. № 3 (3). С. 232-236.
13. Анализ опасных и вредных факторов при протягивании гранных отверстий/ Ко-чергин В.С.// Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 1 (9). С. 133-137
14. Анализ ограничений на основные конструктивные параметры при оптимизации протяжного инструмента/ Кочергин В.С., Евсеев Е.Ю.// Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 2 (10). С. 35-39.
15. Автоматизированная система обработки результатов эксперимента/ Кочергин
B.С., Евсеев Е.Ю.// Современные материалы, техника и технологии. 2017. № 5 (13). С. 44-49.
16. Исследование температуры рабочей зоны при протягивании фасонных отверстий/ Емельянов С.Г., Селезнев Ю.Н., Губанов В.С., Кочергин В.С., Хомутов Р.Н.// Сборка в машиностроении, приборостроении. 2017. № 12. С. 550-553.
17. Исследование температуры рабочей зоны при протягивании фасонных отверстий/ Емельянов С.Г., Селезнев Ю.Н., Губанов В.С., Кочергин В.С., Хомутов Р.Н.// Сборка в машиностроении, приборостроении. 2017. № 12. С. 550-553.
18. Исследование влияния конструктивных и геометрических параметров протяжного инструмента на выходные характеристики процесса протягивания/ Емельянов
C.Г., Селезнев Ю.Н., Губанов В.С., Кочергин В.С., Евсеев Е.Ю.// Курск, 2017.
ANALYSIS OF IMPACT OF LUBRICANT-COOLING TECHNOLOGICAL ENVIRONMENT ON QUALITY OF PROCESS OF STRETCHING Kochergin Vitaliy Sergeevich, post-graduate Southwestern State University, Kursk, Russia (e-mail: koshergin@mail.ru)
This article presents an analysis of the effect of lubricating-cooling technological media on the quality of the pulling process, which is one of the most productive ways of processing materials by cutting. This type of processing is characterized by the presence of high contact stresses in the tool-tool pair.
Keywords: pulling, cooling, influence on wear, lubrication, cutting zone.
