CC BY
30
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ НА ОПЕРАЦИЯХ ОБРАБОТКИ ОСЕВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Якубов Л.С.1, Чабанов Н.А.2, Сулейманов Р.Р.3, Скакун В.В.4 Email: Yakubov690@scientifictext.ru
1Якубов Ленур Синаверович - магистрант; 2Чабанов Нуреддин Айдерович - магистрант; 3Сулейманов Рустем Ришатович - аспирант; 4Скакун Владимир Владимирович - преподаватель, кафедра технологии машиностроения, инженерно-технологический факультет, Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Республики Крым
Крымский инженерно-педагогический университет им. Февзи Якубова,
г. Симферополь
Аннотация: в статье приведены результаты экспериментальных исследований основных методов повышения технологических свойств смазочно-охлаждающих технологических средств на основе масел растительного происхождения, применяемых при резании цветных металлов осевым инструментом. Исследуется влияние внешнего воздействия (структурирование механической активацией) на физико-химическую структуру экологически безопасных смазочно-охлаждающих жидкостей растительного происхождения и эффективности их применения при обработке металлов резанием.
Процессы предварительной подготовки смазочно-охлаждающих жидкостей, позволяют в значительной степени улучшить качество обрабатываемых поверхностей за счет повышения проникающей и смазывающей способности масел, снизить осевую силу и крутящий момент прикладываемые к инструменту при сверлении и зенкеровании, труднообрабатываемых материалов.
Ключевые слова: технологические свойства, экологически безопасные смазывающе-охлаждающие жидкости, силы резания, механическая активация, труднообрабатываемые материалы, сверление, зенкерование.
IMPROVEMENT OF TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF CUTTING FLUIDS IN MACHINING OPERATIONS TOOL AXIS
NON-FERROUS METALS AND ALLOYS Yakubov L.S.1, Chabanov N.A.2, Suleymanov R.R.3, Skakun V.V.4
1Yakubov Lenur Sinaverovich - Master's Student;
2Chabanov Nureddin Aidarovich - Master's Student;
3Suleymanov Rustem Rishatovich - Postgraduate Student;
4Skakun Vladimir Vladimirovich - Teacher, DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING TECHNOLOGY, FACULTY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY, STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION HIGHER EDUCATION OF THE REPUBLIC OF CRIMEA CRIMEAN ENGINEERING AND PEDAGOGICAL UNIVERSITY NAMED AFTER FEVZI YAKUBOV,
SIMFEROPOL
Abstract: the article presents the results of experimental studies of the main methods for improving the technological properties of lubricants based on vegetable oils used for cutting non-ferrous metals with an axial tool. The influence of external influence (structuring by mechanical activation) on the physical and chemical structure of environmentally safe plant-based lubricants and their effectiveness in metal cutting is studied. The processes of prepreparation of lubricants and coolants allow to significantly improve the quality of the processed surfaces by increasing the penetration and lubricity of oils, reducing the axial force and torque applied to the tool during drilling and countersinking, difficult-to-process materials.
Keywords: technological properties, environmentally friendly lubricants, cutting forces, mechanical activation, hard-to-work materials, drilling, countersinking.
УДК 621.9.026
Постановка проблемы. Современные машиностроительные предприятия накопили немалый производственный опыт по обработке различных конструкционных и труднообрабатываемых материалов, рациональному выбору режимов обработки и правильному подбору геометрии режущей части инструментов, подбору смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), который нашел свое отражение в различных рекомендациях, справочниках и нормативных документах.
Однако все большее применение изделий из сплавов цветных металлов с особыми свойствами, ставит в затруднительное положение технологов по обоснованному выбору параметров лезвийной обработки из-за различного коэффициента обрабатываемости [1] сплавов одной группы, по причине содержания в них большого количества труднообрабатываемых легирующих элементов и примесей. Особенно это касается операций, сверления и зенкерования отверстий в литейных медно-цинковых (латуни) сплавах.
Цель статьи. Провести анализ научной литературы и установить эффективность предварительной подготовки смазочно-охлаждающих жидкостей на масляной основе с целью повышения технологических свойств и их влияние на процессы сверления и зенкерования.
Изложение основного материала. Существует большое количество исследований в области технологической подготовки и использования СОЖ в зависимости от материала детали, режущего инструмента, методов доставки и подачи в зону резания на различных операциях, которые широко применяются на практике.
Широкий спектр обрабатываемых материалов, отличающихся своими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками, большая номенклатура инструментальных материалов, конструктивные и геометрические особенности различных видов инструмента, специфические условия выполнения различных операций, а также большое количество выпускаемых промышленностью СОТС с разнообразным функциональным действием требуют определения оптимальных условий применения технологических сред, их состава, концентрации и методов подготовки [2].
Все повышающиеся требования по экологической безопасности используемых в промышленности методов обработки металлов, выводят на первый план проблемы совершенствования технологических процессов путем уменьшения доли экологически небезопасных СОЖ и количества подаваемой в зону резания, подготовки, регенерации и увеличения сроков их использования, разработки новых СОЖ с заданными технологическим свойствами.
Подготовка СОЖ перед применением выполняются для повышения эффективности процесса металлообработки по технологическим, техническим, экономическим показателям и качества получаемых поверхностей после соответствующих видов обработки.
Практикуют различные методы повышения технологических свойств СОЖ.
При физической, термической, электрической, ультразвуковой активации, атомы и молекулы СОТС под действием подведенной внешней энергии преодолевают потенциальный барьер, препятствующий их взаимодействию с поверхностью в зоне контакта при резании[3].
Химическим методам активации подвергают СОЖ с целью изменения химического состава жидкости [4,5] и активизации физических процессов проходящих в зоне резания.
Однако методы химической активации СОТС приводят к непосредственному загрязнению окружающей среды продуктами распада химически активных веществ, входящих в их состав.
В связи с возрастанием требований по экологичности процессов механической обработки на производствах, наблюдается тенденция применения СОЖ на основе растительных масел, которые по сравнению с минеральными маслами, являющимися продуктами пеработки нефти, обладают высокой биологической разлагаемостью и экологичностью [6] и большей смачивающей и смазывающей способностью.
Одним из современных направлений подготовки СОЖ является механическая активация (структурирование) перед использованием с применением различного вида активаторов [7].
В работах [8, 9] проведена оценка эффективности влияния механической активации СОТС на силы резания при обработке бронзовых сплавов.
Активирование СОЖ перемешиванием используют для получения дисперсных растворов[10] или для интенсификации химико-технологических процессов массо- и теплопереноса, что в значительной степени повышает стабильность смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), и увеличивает срок эксплуатации [11]. Перемешивание гетерогенных систем осуществляется за счет молекулярной диффузии и дополнительного ввода энергии в рабочую среду, что в свою очередь, влияет на их технологические и реологические свойства [12].
Разновидностью технологической подготовки СОЖ является совместное перемешивание присадок и компонентов, которые вводятся в состав основной жидкости.
Обработка конструкционных цветных металлов и сплавов на их основе достаточно трудоемкий и сложный процесс, поскольку содержание высокопрочных легирующих примесей[13] и добавок в сплавах этого класса, ускоряет процессы износа режущего клина инструмента, тем самым уменьшая его стойкость.
Интенсивность протекания этого процесса находится в прямой зависимости от способов и методов снижения коэффициентов трения в паре инструмент-деталь и температурных градиентов в зоне резания [14].
Применение при лезвийной обработке труднообрабатываемых сталей аустенитного класса экологически безопасных многокомпонентных СОТС и их влияние на процессы резания, рассматривается в работе [15].
В работе [16] представлены результаты обработки литейных алюминиевых сплавов в среде многокомпонентных СОТС с одновременной подачей жидкости методом техники минимальной смазки (ТМС) в зону резания и их влияние на качество поверхности.
Трудности, возникающие при механической лезвийной обработке цветных сплавов на основе меди возникают из-за физико-химических свойств основы сплава и соответственно легирующих элементов, которые в большинстве своем являются пластичными и вязкими материалами.
Металлы, относящиеся к группе цветных и входящие в состав латуни ЛЦ40Мц3А в качестве легирующих элементов, такие как алюминий, цинк, магний и сама медь по своей природе склонны к налипанию на режущий инструмент. Данное свойство этих материалов приводит к усложнению процессов обработки из-за повышенного
наростообразования на лезвии инструмента. Особенно процесс ускоренного налипания и соответственно ускоренного наростообразования прослеживается на операциях с использованием многолезвийной обработки осевым инструментом, в частности винтовыми спиральными сверлами.
Из-за особенностей образования отверстий в сплошном материале и затрудненного отвода стружки из зоны резания, способствующим устойчивому процессу наростообразования, происходит повышение удельных нагрузок в зоне контакта инструмент-деталь при сверлении [17] и зенкеровании глухих и меньшей степени сквозных отверстий. Повышенный температурный градиент, активизирует процессы адгезии и диффузии, слипания материалов инструмента и детали и приводит к разрушению режущих кромок инструмента или его полному разрушению.
Методика проведения экспериментов была построена таким образом, чтобы свести к минимуму воздействие этих нежелательных факторов на процессы сверления и зенкерования отверстий в латуни марки ЛЦ40Мц3А.
Экспериментальные исследования влияния подготовленных механической активацией масляных СОЖ на составляющие сил резания при зенкеровании отверстий проводились путем сравнения влияния СОЖ (растительной природы -рапсового и подсолнечного масла) на силы резания, с резанием в сухую и в среде минерального масла И-20 и СОЖ подготовленных механической активацией.
Измерение осевой силы резания Ро и крутящего момента Мкр при сверлении и зенкеровании проводилось с помощью трехкомпонентного динамометра М30-3-6к (рисунок 1) с подачей СОЖ методом ТМС.
Рис. 1. Сверление и последующее зенкерование с помощью ТМС
Измерительная аппаратура установлена на радиально-сверлильном станке модели 2К522. Измерения проводились по ниже представленной схеме (рисунок 2).
Рис. 2. Схема измерения сил резания при зенкеровании с применением ТМС Результаты проведенных замеров представлены в таблице 1.
Таблица 1. Силы резания Ро и крутящий момент Мкр при зенкеровании
Условия обработки Составляющие сил резания при зенкеровании
Без активации С активацией (10 мин)
Ро, Н Мкр, Нм. Ро, Н Мкр, Нм.
Без СОЖ 1683 1,81
И-20 1540 1,74 1515 1,67
Масло подсолнечное 1378 1,41 1262 1,31
Масло рапсовое 1412 1,56 1363 1,46
Выводы
Анализ полученных результатов показал, что использование СОЖ на масляной основе с применением ТМС приводит к снижению осевой силы резания Ро по усредненным показателям до 19% и крутящего момента Мкр до 23% по сравнению с обработкой без применения СОЖ.
Структурированные механической активацией в течение 10 минут масла перед операцией зенкерования показали снижение осевой силы резания Ро по усредненным показателям до 26% и крутящего момента Мкр до 29% по сравнению с обработкой без применения СОЖ.
В тоже время по сравнению с маслами без механической активации, структурированные масла показали снижение осевой силы резания Ро по усредненным показателям до 9% и крутящего момента Мкр до 8% соответственно.
Анализируя полученные данные можно предположить, что применение СОЖ на масленой основе растительного происхождения оказывает положительное влияние на процессы обработки латуни и снижает составляющие сил резания и трения за счет лучших смазывающих свойств этих масел по сравнению с индустриальным маслом, создавая тончайшие пленки препятствующие процессам адгезии между инструментом и обрабатываемой деталью. В тоже время методы структуризации масел механической активацией способствует увеличению проникающей способности масел, что в свою очередь способствует проникновению масел на контактные площадки пары инструмент-деталь и усиливая смазывающие свойства жидкостей.
Список литературы /References
1. Дальский А.М. Технология конструкционных материалов: учебник для вузов / Дальский А.М., Барсукова Т.М., Бухаркин Л.Н. Общ. ред. Дальский А.М. 3-е изд. М.: Машиностроение, 1993. 447 с.
2. Худобин Л.В. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: справочник / Л.В. Худобин. М.: «Машиностроение», 2006. 544 с.
3. Справочник по технологии резания металлов: в 2-х кн. Кн.1 / ред. нем. изд.: Г. Шпур, Т. Штаферле; пер. с нем. В.Ф. Колотенкова и др.: под ред. Ю.М.Соломенцева. М.: Машиностроение, 1985. 616 с.
4. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: справочник / Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. М.: Машиностроение, 1995. 352 с.
5. Марков В.В. Повышение эффективности и экологической безопасности лезвийного резания путем применения энергетической активации и оптимизации состава присадок СОТС: Дис. ... докт. техн. наук: 05.03.01 / В.В. Марков. Иваново, 2004. 406 с.
6. Бердичевский Е. /".Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов: справочник / Е.Г. Бердичевский. М.: Машиностроение, 1984. 224 с.
7. Лосева М.В. Интенсификация процесса приготовления технологической жидкости: автореферат дисс. ... канд. техн. наук. 05.02.13. Иваново, 2005. 16 с.
8. Сулейманов Р. И. Оценка эффективности влияния механической активации СОТС на силы резания при обработке бронзовых сплавов / Р. И. Сулейманов, Р.Р.Сулейманов, Р.Т. Мухтаров. // Международный научный обзор проблем физико-математических и технический наук: материалы III международной конференции (Boston. USA. July 11-12, 2018). С. 84-89.
9. Сулейманов Р.Р. Влияние механически структурированных СОТС на качество поверхности при обработке алюминиевых бронз / Р. Р. Сулейманов, Р.И. Сулейманов // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета, 2018. № 4 (62). С .206-212.
10.Дерябин В.А. Физическая химия дисперсных систем: учебное пособие / В.А.Дерябин, Е.П. Фарафонтова. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2015. 88 с.
11. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием / Под ред. М.И.Клушина. М.: Машиностроение, 1979.
12. Марков В.В. Влияние способа перемешивания технологических жидкостей на их структуру. «Вестник ИГЭУ» / В.В. Марков, Е.В. Киселева. Вып. 3. 2009. С. 1-3.
13.Дрозд М.И. Основы материаловедения: учебное пособие / М.И. Дрозд. Минск: Вышэйшая школа, 2011. 431 с. ISBN 978-985-06-1871-9. Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/65265/ (дата обращения: 16.06.2020). Режим доступа: для авториз. пользователей.
14. Фельдштейн Е.Э. Обработка материалов и инструмент: учебное пособие / Е.Э.Фельдштейн, М.А. Корниевич, М.И. Михайлов. Минск: Новое знание, 2009. 317 с. ISBN 978-985-475-338-6. Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://eianbook.com/book/2928/ (дата обращения: 16.06.2020). Режим доступа: для авториз. пользователей.
15. Сулейманов Р.Р. Оценка эффективности влияния многокомпонентных экологически безопасных смазочно-охлаждающих технологических средств на качество поверхности при обработке сталей аустенитного класса // Р.И. Сулейманов, Ф.Я. Якубов // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. Вып. 3(57). Технические науки, 2017. С.84-89.
16. Чабанов Н.А. Влияние многокомпонентных составов смазочно-охлаждающих технологических средств на качество поверхности при сверлении отверстий в алюминиевых сплавах / Н.А. Чабанов, Л.С. Якубов, Р.Р. Сулейманов // Вестник науки и образования, 2019. № 2 (56). Часть 2. С. 20-25.
17. Грановский Г.И. Кинематика резания / Г.И. Грановский. М : Машгиз, 1948. 200 с.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ПОЛУЧЕНИЕМ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Сиухин Р.В. Email: Siuhin690@scientifictext.ru
Сиухин Роман Владимирович - студент, кафедра электроэнергетики и электротехники, Дальневосточный государственный аграрный университет, г. Благовещенск
Аннотация: в статье анализируется проблема утилизации мусора на территории РФ, в частности отходов агропромышленного комплекса. Было проведено исследование возможности использования отходов сои, которые составляют 10% от общего урожая предприятия. В ходе эксперимента были установлены следующие показатели -количество выделяемой энергии при сгорании пеллет с добавлением и угля и без него, а также необходимое давление, при котором можно добиться достаточной плотности изделия. Эксперимент проводился на территории Дальневосточного ГАУ. Ключевые слова: отходы, утилизация, топливо, брикет, уголь, сельское хозяйство.
DEVELOPMENT OF TECHNOLOGY FOR THE UTILIZATION OF PLANT WASTE WITH THE PRODUCTION OF FUEL CELLS
Siuhin R.V.
Siuhin Roman Vladimirovich - Student, DEPARTMENT OF POWER ENGINEERING AND ELECTRICAL ENGINEERING, FAR EASTERN STATE AGRARIAN UNIVERSITY, BLAGOVESHCHENSK
Abstract: the article analyzes the problem of waste disposal in the territory of the Russian Federation, in particular, agricultural waste. A study was conducted on the possibility of using soybean waste, which makes up 10% of the total crop of the enterprise. During the experiment, the following indicators were established - the amount of energy released during the combustion of pellets with the addition of coal and without it, as well as the necessary pressure at which a sufficient density of the product can be achieved. The experiment was conducted on the territory of the Far Eastern GA U. Keywords: waste, utilization, fuel, briquette, coal, agriculture.
УДК 62-611
DOI: 10.24411/2312-8089-2020-11205
В последние десятилетия утилизация производственных и бытовых отходов стала одной из наиболее актуальных проблем не только в России, но и во всем мире. Самый распространенный способ утилизации - захоронение.
В России твердый мусор вывозится на подготовленные для этого территории или несанкционированные свалки. Поскольку переработка отходов мало распространена в
