CC BY
10ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
Т 50 (8) ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2007
УДК 665.765, 621.9
В.Н. Латышев, В.В. Новиков, Е.А. Шварев
ОБ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ СОТС ПРИ ОБРАБОТКЕ СТЕКЛА
(Ивановский государственный университет) E-mail: novillkov@inbox.ru
Показаны преимущества электрохимической активации СОТС с присадками неорганических солей при обработке стекла. Активация осуществляется за счет обогащения зоны резания положительными ионами металлов путем электролиза раствора. Достигнут значительный эффект повышения смазочного действия СОТС.
Главным направлением улучшения технологии механической обработки стекла и других хрупких материалов является повышение качества обработки, уменьшение толщины дефектного слоя. Этого можно достичь только за счет снижения уровня контактных напряжений в зоне резания [1, 2]. Одним из путей снижения силовой нагрузки может явиться активация технологической среды. Однако возможности активации смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС) применительно к процессам абразивной обработки хрупких неметаллических материалов на основе стекла, в отличие от процессов обработки металлов, остаются малоизученными. Целью данной работы является разработка метода электрохимической активации СОТС на данных операциях.
Для решения поставленной задачи было разработано устройство для проведения электрохимической активации, а также апробировано большое число составов СОТС на предмет выбора наиболее эффективной смазочной композиции. Электрическая активация СОТС осуществлялась путем предварительного пропускания тока 1 А в течение 5 мин, после чего напряжение отключали и производили сверление. Поляризация рабочего электрода в зоне резания со стороны сверла определяла условное название режима активации -положительная или отрицательная.
Тестирование смазочной способности электрохимически активированных СОТС проводилось на специальном автоматизированном трибометрическом стенде, сконструированном на базе вертикального сверлильного станка SB 400. Его конструкция описана в работе [3]. Во всех экспериментах использовался одинаковый режущий
инструмент - трубчатые алмазные сверла 011 мм и зернистостью алмазного порошка 125/100. Скорость вращения инструмента - 915 об/мин, осевая подача - 60 Н. Все эксперименты проводили при сверлении одинаковых образцов строительного стекла марки М4, изготовленных в виде пластин 40x50x6 мм.
Таблица
Относительная работа сверления стекла в активированных СОТС с присадками неорганических солей и ПАВ
Table. Relative drilling work in acvtivated cutting fluids with the additives of inorganic salts and surfactants
Относительная работа сверления, A/A0
Химическая без отрицательная
формула активации положительная активация
присадки - 0.2 % ДНСА активация - 0.2 % ДНСА
KCl 0,64 0,63 0,85 0,53 0,49
NaCl 0,78 0,69 0,82 0,62 0,50
K2SO4 0,65 0,49 0,87 0,49 0,38
Na2SO4 0,80 0,56 0,85 0,75 0,48
KNO3 0,68 0,50 0,72 0,51 0,48
NaNO3 0,86 0,61 0,83 0,73 0,48
K2CO3 0,76 0,61 0,79 0,71 0,54
Na2CO3 0,80 0,61 0,84 0,66 0,51
Примечание: А0- работа сверления в дистиллированной воде. Содержание соли в растворе 1.5 масс.%
Были проведены исследования смазочной способности активированных электролитов от химического состава растворенной соли (см. таблицу): растворы солей калия и натрия неорганических кислот (хлориды, нитраты, карбонаты и сульфаты) в дистиллированной воде концентра-
цией 1,5 масс. %, а также присадки 2 масс. %. препарата ДНС-А (ТУ 6-14-113-80), широко используемого в качестве поверхностно активного компонента СОТС. Перед началом сверления после закрепления образцов в ячейку заливалась новая порция СОТС.
Экспериментально установлено, что момент резания при использовании электролитов независимо от состава оказывается меньше, чем при резании в дистиллированной воде на 20...35 %. Важную роль в снижении работы сил резания играет поляризация активации. Положительная активация ухудшает смазочное действие электролита, по сравнению с неактивированным раствором. При отрицательной активации смазочное действие электролита, напротив, существенно усиливается.
Полученные результаты по эффективности электрохимической активации среды можно объяснить с позиций физики и химии ионных процессов. При резании в воде поверхность стекла обедняется ионами металлов, растворенных в кремнеземном каркасе. В результате такого растворения на поверхности стекла образуется твердый поверхностный слой, затрудняющий процесс резания. При отрицательной поляризации рабочая зо-
на обогащается положительными ионами металлов. Присутствие этих ионов в растворе замедляет процессы растворения в воде ионов металлов, находящихся в самом стекле, чем предотвращается явление упрочнения поверхности стекла.
Эффект улучшения смазочной способности по сравнению с неактивированным раствором в зависимости от вида соли составлял в среднем 10.15 %. Результаты сопоставимы с результатами активации среды за счет 0,2 масс. % присадки поверхностно-активного вещества ДНС-А. Таким образом, применение электрохимической активации среды при обработке стекла может стать альтернативой использования ПАВ в составах СОТС, используемых для обработки стекла.
ЛИТЕРАТУРА
1. Калафатова Л.П. Технологические основы повышения эффективности обработки и обеспечения качества изделий из технических стекол и ситаллов // Автореф. дис. ... докт. техн. наук. Харьков. 2001. 44 с.
2. Михайлов А.Н., Байков А.В. Справочник. Инженерный журнал. Приложение. 2002. № 9. С. 8-10.
3. Грошев В.М., Новиков В.В., Шварев Е.А. Физика, химия, механика трибосистем: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.5. Иваново. 2006. С. 45-51.
Трибологический центр ИвГУ.
