Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ СОТС НА ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТРУКТУР ПРИ РЕЗАНИИ'

ВЛИЯНИЕ СОТС НА ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТРУКТУР ПРИ РЕЗАНИИ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
2
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Металлообработка
ВАК
Ключевые слова
РЕЗАНИЕ МАТЕРИАЛОВ / РЕЖУЩИЙ КЛИН / ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ / ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ / МИКРОСТРУКТУРА / СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДЫ / CUTTING OF MATERIALS / CUTTING WEDGE / PLASTIC DEFORMATION / DEFECTS OF CRYSTAL STRUCTURE / MICROSTRUCTURE / LUBRICATING AND COOLING TECHNOLOGICAL MEDIA

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Якубов Чингиз Февзиевич, Ким Владимир Алексеевич, Самар Елизавета Владимировна, Белова Инна Валерьевна

Современные СОТС должны отвечать не только технологическим, но и санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям. Многие развитые страны начинают широко использовать в качестве СОТС масла и другие технологические среды растительного происхождения, а также методы минимальной смазки-подачи в зону резания жидких СОТС в распыленном состоянии, т. е. в виде воздушно-капельного потока. В статье представлены результаты исследования влияния состава СОТС и метода минимальной смазки на деформационные процессы резания, определяющие структурное состояние обработанных поверхностей. Количественная оценка структурной организации поверхностных слоев, сформированных в результате деформационной предыстории, осуществлялась с помощью таких показателей, как средняя плотность границ и плотность точечных микроструктур. Средняя плотность границ характеризует деформационный процесс мезомасштабного уровня, а плотность точечных микроструктур - микромасштабного уровня - или процессы, протекающие внутри зерна. Установлено, что состав СОТС оказывает самое активное влияние на степень пластической деформации и глубину деформационного процесса обработанного поверхностного слоя, которые являются результатом первичных пластических деформаций стружкообразования и вторичных процессов контактно-фрикционного взаимодействия обработанной поверхности с задней поверхностью режущего клина. Распыление рапсового масла, воды и масла И-20 приводит к большому сужению зоны пластической деформации по сравнению с обдувом зоны резания воздухом. Масла в контактно-фрикционном процессе образуют поверхностно-активные вещества, которые снижают коэффициент трения и повышают пластичность поверхностных слоев за счет адсорбционного понижения поверхностной энергии, при этом эффективность растительного рапсового масла выше, чем технического масла И-20. Высокая плотность точечных микроструктур при обдуве зоны резания распыленной водой связана с процессами развития закалочных субструктур за счет интенсивного отбора теплоты из зоны резания.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Якубов Чингиз Февзиевич, Ким Владимир Алексеевич, Самар Елизавета Владимировна, Белова Инна Валерьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF THE LUBRICATING AND COOLING PROCESS MEDIUM ON THE DEFORMATION PROCESSES OF SURFACE STRUCTURES FORMATION DURING CUTTING

Modern STS must meet not only technological, but sanitary-hygienic and environmental requirements. Many developed countries are beginning to make extensive use of oils and other technological media of plant origin, as well as methods of minimal lubrication, feeding into the cutting zone liquid STS in the sprayed state in the form of an air-droplet flow. The article presents the results of the study of the influence of the composition of STS and the method of minimal lubrication on the deformation processes of cutting, determining the structural state of the treated surfaces. Quantitative assessment of the structural organization of the surface layers formed as a result of deformation prehistory was carried out using such indicators as the average density of boundaries and the density of point microstructures. The average density of the boundaries characterizes the deformation process of the mesoscale level, and the density of point microstructures-the microscale level, or processes occurring inside the grain. It is established that the composition of the STS has the most active influence on the degree of plastic deformation and depth of coverage of the deformation process, which are the result of primary plastic deformations of chip formation and secondary processes of contact-friction interaction of the treated surface with the rear surface of the cutting wedge. Sprayed rapeseed oil, water and oil I-20 lead to a narrowing of the plastic deformation zone compared to blowing the cutting zone with air. Oils in the contact-friction process form surfactants that reduce the coefficient of friction and increase the plasticity of the surface layers due to the adsorption reduction of surface energy, while the efficiency of vegetable rapeseed oil is higher than that of technical oil I-20. The high density of point microstructures when blowing the cutting zone with sprayed water is associated with the processes of development of quenching substructures due to intensive heat removal from the cutting zone.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ СОТС НА ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТРУКТУР ПРИ РЕЗАНИИ»

обработка материалов резанием

Metal cutting

УДК 621.96 DOI 10.25960/mo.2019.6.3

Влияние СОТС на деформационные процессы формирования поверхностных структур при резании

Ч. Ф. Якубов, В. А. Ким, Е. В. Самар, И. В. Белова

Современные СОТС должны отвечать не только технологическим, но и санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям. Многие развитые страны начинают широко использовать в качестве СОТС масла и другие технологические среды растительного происхождения, а также методы минимальной смазки-подачи в зону резания жидких СОТС в распыленном состоянии, т. е. в виде воздушно-капельного потока. В статье представлены результаты исследования влияния состава СОТС и метода минимальной смазки на деформационные процессы резания, определяющие структурное состояние обработанных поверхностей. Количественная оценка структурной организации поверхностных слоев, сформированных в результате деформационной предыстории, осуществлялась с помощью таких показателей, как средняя плотность границ и плотность точечных микроструктур. Средняя плотность границ характеризует деформационный процесс мезомасштабного уровня, а плотность точечных микроструктур — микромасштабного уровня — или процессы, протекающие внутри зерна.

Установлено, что состав СОТС оказывает самое активное влияние на степень пластической деформации и глубину деформационного процесса обработанного поверхностного слоя, которые являются результатом первичных пластических деформаций стружкообразования и вторичных процессов контактно-фрикционного взаимодействия обработанной поверхности с задней поверхностью режущего клина. Распыление рапсового масла, воды и масла И-20 приводит к большому сужению зоны пластической деформации по сравнению с обдувом зоны резания воздухом. Масла в контактно-фрикционном процессе образуют поверхностно-активные вещества, которые снижают коэффициент трения и повышают пластичность поверхностных слоев за счет адсорбционного понижения поверхностной энергии, при этом эффективность растительного рапсового масла выше, чем технического масла И-20.

Высокая плотность точечных микроструктур при обдуве зоны резания распыленной водой связана с процессами развития закалочных субструктур за счет интенсивного отбора теплоты из зоны резания.

Ключевые слова: резание материалов, режущий клин, пластическая деформация, дефекты кристаллического строения, микроструктура, смазочно-охлаждающие технологические среды.

Введение

Смазочно-охлаждающие технологические среды (СОТС) являются активной составляющей системы резания, оказывающей влияние на деформационно-термические и другие процессы, которые определяют стойкость режущего инструмента, производительность механической обработки и качество обработанной поверхности. Понижая в первую очередь плотность теплового потока, отводимо-

го из зоны резания, СОТС резко повышает градиент температуры при незначительном снижении самой температуры у вершины режущего клина. Проникая в зону контактно-фрикционного взаимодействия, СОТС меняет соотношение площадей сплошного, упруго-пластического и дискретного контактов, распределение контактных нормальных и касательных напряжений, понижает активность адгезионных процессов за счет образования адсорбционных структур.

Щ1ШБРДБРТКА

Подвергаясь термической деструкции, компоненты СОТС активизируют дополнительные механизмы теплового отбора за счет скрытой энергии фазово-структурных превращений. Продукты разложения СОТС, вступая в химическое взаимодействие с обрабатываемым и инструментальным материалами, образуют различные пленочные структуры, которые меняют условия и режим триботехнического процесса резания [1-5]. Все вышеперечисленные механизмы в конечном итоге определяют характер пластической деформации обрабатываемого материала и его разрушение при образовании стружки, а также деформационные процессы контактно-фрикционного взаимодействия на передней и задней поверхностях режущего клина и тот температурный фон, на котором они реализуются.

Современные требования, предъявляемые к СОТС, включают не только повышенные технологические, а также экологические и санитарно-гигиенические свойства. По данным фирмы BMW для черновой и получистовой обработки рекомендуется использовать натуральные растительные масла, а для чистовой обработки — сложные эфиры. На предприятиях фирмы Daimler-Chrysler в качестве смазочного средства используется глицерин растительных жирных кислот [6].

Методы минимальной смазки (СМС) предусматривают подачу СОТС в зону резания в распыленном состоянии в виде газокапельного потока определенной скорости и давления. Минимальный расход СОТС и использование в качестве основного компонента масел растительного происхождения значительно повышают его экологические и санитарно-гигиенические характеристики [7, 8]. Однако вопросы стойкости и качества механической обработки во многом остаются открытыми.

В статье приведены результаты исследования влияния состава СОТС, подаваемых в зону резания способом минимальной смазки, на деформационные процессы формирования обрабатываемой поверхности.

строрежущей стали Р6М5. Геометрия режущего клина: передний угол у = 0, задний угол а = 12°, углы в плане j = 45°, ji = 15°. Режимы резания: глубина t = 0,5 мм, подача S = 0,21 мм/об, скорость резания v = 50 и 75 м/мин.

СОТС в зону резания подавалась в распыленном виде (жидкокапельный в воздушном потоке). В качестве технологической среды использовали обдув зоны резания сжатым воздухом с распыленным техническим маслом «Индустриальное 20», растительным рапсовым маслом и водой. Расход масла и воды во всех случаях составлял 3,2 мл/мин.

Микроструктуру поверхностных слоев исследовали с помощью металлографического микроскопа Nikon 200A. Компьютерная обработка изображений поверхностных структур осуществлялась специальной программой Image. Pro.Plus.5.1, которая включала корректировку резкости, снятие контрастной маски и калибровку, т. е. привязки изображения к соответствующей масштабной шкале. Затем вычисляли среднюю плотность границ и плотность точечных микроструктурных объектов в отдельных слоях поверхностного слоя по формулам [9]:

N i = 1

9ср =

F

nj =

j NT

Е ni

i = 1_

Fj

где дср — средняя плотность границ; Рг — периметр г-го микроструктурного объекта, зафиксированного в поверхностном слое площадью N и N. — общее число микроструктурных и точечных объектов соответственно, зафиксированных в поверхностном слое площадью щ — плотность точечных микроструктурных объектов.

Микротвердость определяли микротвердомером ИМУ (Shimadzu).

Методика исследования

Объектом исследования являются поверхностные слои дисковых образцов из конструкционной стали 40Х, полученных точением на получистовых режимах резания резцом из бы-

Полученные результаты и их анализ

На рис. 1 представлены микроструктуры поверхностных слоев, полученных точением стали 45 на скоростях 75 м/мин при различных СОТС. Видно, что поверхностные слои

Рис. 1. Микроструктура поверхностного слоя, полученного точением на скорости 75 м/мин: 1 — обдув воздухом; 2 — распыленная вода; 3 — масло «Индустриальное 20»; 4 — масло рапсовое

Fig. 1. Microstructure of the surface layer obtained by turning at a speed of 75 m/min: 1 — air blowing; 2 — air blowing; 3 — oil "Industrial 20"; 4 — rapeseed oil

подвержены высокой пластической деформации, в результате которой формируется текстура, охватывающая разную глубину в зависимости от состава СОТС.

При точении с обдувом зоны резания воздуха глубина пластической деформации принимает максимальные значения. При использовании СОТС в распыленном состоянии глубина ощутимо снижается. Снижение зоны пластической деформации в обработанной поверхности связывается с повышением градиента температуры, так как распыленные вода и масла обладают более высокой способностью отбора тепла из зоны резания.

Глубина зоны пластической деформации формируется в результате двух процессов: в зоне первичной пластической деформации в области впереди режущей кромки и в зоне вторичной пластической деформации в области контактно-фрикционного взаимодействия

обрабатываемого материала с задней поверхностью режущего клина.

Деформационные процессы в зоне первичной пластической деформации определяются процессами стружкообразования и контактно-фрикционным взаимодействием между сходящей стружкой и передней поверхностью режущего клина [8-10]. Они охватывают относительно большую глубину поверхностного слоя и образуют структуру с относительно плавными градиентными характеристиками. Глубина пластической деформации в обрабатываемом материале определяется изобарой касательных напряжений, равных пределу текучести сдвига [10, 11]. Тензор напряжений в срезаемом слое впереди режущей кромки определятся прочностными свойствами материала и контактными напряжениями, возникающими в зоне контактно-фрикционного взаимодействия [12-14].

Деформационные процессы контактно-фрикционного взаимодействия на задней поверхности режущего клина в значительной степени зависят от контактных напряжений и режимов трения, которые, в свою очередь, определяются видом СОТС и наличием адсорбционных структур на реальных участках контакта. Нормальные напряжения на задней поверхности режущего клина возникают в результате упругого восстановления обработанной поверхности после ее выхода из зоны резания. Они инициируют образование адгезионных центров схватывания, уровень касательных напряжений и коэффициента трения. Разрыв адгезионных связей сопровождается пластической деформацией поверхностных слоев обработанного материала.

Адсорбционные пленочные образования снижают плотность адгезионных центров и коэффициент трения, но они также понижают прочность поверхностных слоев за счет эффекта Ребиндера и облегчают процесс пластического течения, который охватывает очень тонкие поверхностные слои.

На изображениях поверхностных структур слои, сформированные в результате первичной и вторичной пластической деформации, визуально четко выявляются по характеру изменения текстуры деформации.

Степень пластической деформации поверхностных слоев можно количественно оценить

по увеличению средней плотности границ. Исходная микроструктура стали 45 состоит из крупных равноосных перлитных зерен, окруженных ферритом вытянутой формы. С повышением степени деформации и образованием текстуры перлитные зерна вытягиваются в направлении скорости резания, а фер-ритные зерна приобретают большую разноос-ность. Это приводит к повышению плотности границ. Следовательно, с повышением степени пластической деформации плотность границ возрастает, и этот показатель структурной организации можно использовать для количественной оценки деформационного процесса мезомасштабного уровня.

На рис. 2 представлено распределение плотности границ при точении на скорости 75 м/ мин. Видно, что при точении с обдувом воздуха глубина измененного слоя и средняя плотность границ достигают относительно высоких значений. Низкий градиент изменения плотности границ в этом случае указывает на слабый отбор теплоты из зоны резания и большую глубину охвата теплового поля.

При точении с использованием СОТС на основе рапсового масла, воды и масла И-20 глубина пластической деформации принимает минимальные значения. Максимальная плотность границ наблюдается при использовании распыленного рапсового масла. Это объясняется тем, что в состав рапсового масла

2ср, 1/мкм

0,5

0,4 .

0,3

0,2

0,1

4

1 1

2

3

0

50

100

150

200

h, мкм

Рис. 2. Распределение средней плотности границ в поверхностных слоях, полученной точением:

1 — обдув воздухом; 2 — распыленная вода; 3 — масло И-20; 4 — рапсовое масло

Fig. 2. The distribution of the average density of the boundaries in the surface layers obtained by turning:

1 — air blowing; 2 — sprayed water; 3 — oil I-20; 4 — rapeseed oil

I ЛЕТАЛЛ00 ЬРАБОТКА

входят поверхностно-активные вещества, обладающие более высокой проникающей способностью и адсорбционным эффектом понижения поверхностной энергии, приводящим к повышению пластичности поверхностных слоев в контактно-фрикционном взаимодействии [15].

Деформационные процессы вторичной пластической деформации за счет контактно-фрикционного взаимодействия охватывают слои глубиной порядка 15-25 мкм. Эти процессы характеризуются более высокой степенью пластической деформации, а следовательно, более высокой средней плотностью границ.

Дислокации в поверхностных слоях проявляются в виде точечных микроструктур, которые идентифицируются как их выходы на поверхность металлографического шлифа. Между плотностью точеных микроструктур и плотностью дислокаций нет однозначной зависимости. Во-первых, не все дислокации пересекают плоскость шлифа, во-вторых, на поверхности может быть множество других точеных концентраторов напряжений, идентифицируемых травлением. Тем не менее с некоторым приближением будем считать, что более высокая плотность дислокаций соответствует повышенной плотности точечных объектов. Плотность точечных микроструктур можно рассматривать как один из количественных показателей структурной организации материала, характеризующий ее деформационную предысторию, которая реализуется на микромасштабном уровне или внутри зерна.

На рис. 3 показано распределение плотности точечных микроструктурных объектов в поверхностных слоях. Высокая плотность точечных объектов наблюдается при использовании распыленной воды, затем в порядке уменьшения следует микроструктура, полученная всухую, и наиболее низкая плотность — при точении с использованием масел.

Вода обладает высокой способностью отбора теплоты, а капельная фаза повышает этот показатель за счет скрытой теплоты парообразования. Высокая скорость охлаждения способствует развитию закалочных структур. Это приводит к повышению градиента температуры и, как следствие, к повышению термических напряжений и степени деформации, которая локализуется преимущественно внутри зерна.

n, 1/см2 1,2 • 1071,0 • 1078,0 • 1066,0 • 1064,0 • 1062,0 • 106

0

50

100

150

h, мкм

Рис. 3. Распределение плотности точечных объектов в поверхностных слоях, полученных точением: 1 — обдув воздухом; 2 — распыленная вода; 3 — масло И-20; 4 — рапсовое масло

Fig. 3. The density distribution of point objects in the surface layers obtained by turning:

1 — air blowing; 2 — sprayed water; 3 — oil I-20; 4 — rapeseed oil

При обдуве зоны резания воздухом развивается самая высокая температура и наблюдается самая высокая степень пластической деформации. При этом определенная часть линейных дефектов кристаллического строения после выхода обрабатываемой поверхности из зоны резания успевает аннигилировать или выйти на границы зерен за счет процессов термического отпуска.

Низкая плотность точечных микроструктур при использовании распыленных масел определяется их ролью в процессах контактно-фрикционного взаимодействия, приводящих к снижению коэффициента трения. При этом эффективность рапсового масла незначительно превышает роль масла И-20. На кривых распределения точечных микроструктур более четко выявляется глубина охвата области вторичной пластической деформации обработанной поверхности.

Заключение

Современные СОТС должны отвечать не только технологическим, но санитарно-гигиеническим и экологическим требованиям.

Щ1ШБРДБРТКА

Многие развитые страны начинают широко использовать в качестве СОТС масла и другие технологические среды растительного происхождения, а также способы минимальной смазки, подающие в зону резания жидкие СОТС в распыленном состоянии в виде воздушно-капельного потока.

СОТС активно влияет на первичные деформационные процессы стружкообразова-ния и вторичные — контактно-фрикционные процессы между обработанной поверхностью и задней поверхностью режущего клина. Структурную организацию поверхностных слоев можно количественно оценить средней плотностью границ и плотностью точечных микроструктур. Первый показатель является характеристикой деформационного процесса мезомасштабного, а второй — микромасштабного уровня.

Установлено, что применение распыленных рапсового масла, воды и масла И-20 сужает зону пластической деформации по сравнению с обдувом зоны резания воздухом. Масла в контактно-фрикционном процессе образуют поверхностно-активные вещества, которые снижают коэффициент трения и повышают пластичность поверхностных слоев за счет адсорбционного понижения поверхностной энергии, при этом эффективность растительного рапсового масла, с точки зрения формирования более узкой зоны деформации, выше, чем технического масла И-20.

Высокая плотность точечных микроструктур при обдуве зоны резания распыленной водой связано с процессами развития закалочных субструктур за счет интенсивного отбора теплоты из зоны резания.

Литература [References]

1. Клушин М. И. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием. М.: Машиностроение, 1979. 192 с. [Klushin M. I. Technological Properties of New Cutting Fluid for Machining. Moscow: Mashinostroenie, 1979. 192 p.]

2. Остафьев В. А. Расчет динамической прочности режущего инструмента. М.: Машиностроение, 1979. 168 с. [Ostafyev V. A. Calculation of the Dynamic Strength of the Cutting Tool. Moscow: Mashinostroenie, 1979. 168 p.]

3. Ким В. А., Якубов Ф. Я., Схиртладзе А. Г. Мезо-механика процесса контактного взаимодействия при трении и резании металлов. Старый Оскол: ООО ТНТ, 2018. 244 с. [Kim V. A., Yakubov F. Ya., Skhirtlad-

ze A. G. Mechanics of the Process of Contact Interaction Under Friction and Metal Cutting. Staryj Oskol: LLC TNT, 2018. 244 p.]

4. Худобин Л. В., Булыжев Е. М. Технология и техника применения смазочно-охлаждающих жидкостей при механической обработке: учебное пособие. Старый Оскол: ООО ТНТ, 2017. 228 c. [Khudobin L. V., Buly-zhev E. M. Technology and technique of application of lubricating-cooling liquids in mechanical processing: textbook. Staryj Oskol. LLC TNT, 2017. 228 p.]

5. Якубов Ф. Я., Ким В. А. Структурно-энергетические аспекты упрочнения и повышения стойкости режущего инструмента. Симферополь: Крымское отделение Учпедгиз, 2005. 300 с. [Yakubov F. Ya., Kim V. A. Structural and Energy Aspects of Hardening and Increasing the Resistance of Cutting tools. Simferopol: Crimean branch of Uchpedgiz, 2005. 300 p.]

6. Якубов Ч. Ф. Упрочняющее действие СОТС при обработке металлов резанием. Симферополь: ОАО «Симферопольская городская типография», 2008. 156 с. [Yakubov Ch. F. Reinforcing Action Sots in the Processing of metals by cutting. Simferopol: JSC «Simferopol city printing house», 2008. 156 p.]

7. Heisel U., Luts M., Spath D., Wassmer R., Walter U. Application of Minimum Quantity Cooling Lubrication Technology in Cutting Processes /Production Engineering. 1994. Vol. II/1. P. 49-54.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8. Ali S. M., Dhar N. R., Dey S. K. Effect of Minimum Quantity Lubrication (MQL) on Cutting Performance in Turning Medium Carbon Steel by Uncoated Carbide Insert at Different Speed-Feed Combinations /Advances in Production Engineering & Management. 2011. N 6-3. P. 185-196.

9. Kim V. A., Petrov V. V., Butin A. V., Belova I. V., Shpileva A. A. Quantitative Structure-and-Energy Analysis of Heat Treatment of Structural Steel // Metal Science and Heat Treatment. 2010. Vol. 52, N 3-84. P. 163-165.

10. Ким В. А., Якубов Ч. Ф., Самар Е. В. Математическое моделирование деформационно-динамических процессов резания металлов // Технология машиностроения. 2019. № 6. C. 50-57. [Kim V. A., Yakubov Ch. F., Samar E. V. Mathematical Modeling of Deformation-dynamic Processes of Metal Cutting // Engineering Technology. 2019. N 6. P. 50-57.]

11. Инженерия поверхности деталей / под ред. А. Г. Суслова. М.: Mашиностроение, 2008. 320 с. [Parts Surface Engineering / Coll. ed.; under the editorship of A. G. Suslov. Moscow: Mashinostroenie, 2008. 320 p.]

12. Ким В. А. Мокрицкий Б. Я., Якубов Ч. Ф. Анализ плоскости сдвига при стружкообразовании в процессе резания. Ч. 1 / Металлообработка. 2019. № 2 (110). C. 9-14. [Kim V. A. Mokritsky B. Ya., Yakubov Ch. F. Analysis of the Shear Plane During Chip Formation in the Cutting Process. Pt. 1 /Metalloobrabotka. 2019. N 2 (110). P. 9-14.]

13. Ким В. А. Мокрицкий Б. Я., Якубов Ч. Ф. Анализ плоскости сдвига при стружкообразовании в процессе резания. Ч. 2 / Металлообработка. 2019. № 2 (110). C. 15-21. [Kim V. A. Mokritsky B. Ya., Yakubov Ch. F. Analysis of the Shear Plane During chip Formation in the Cutting Process. Pt. 2 / Metalloobrabotka. 2019. N 2 (110). P. 15-21.]

ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ РЕЗАНИЕМ

МЕТ^ЛООЬРАБЛТКА

14. Ким В. А., Якубов Ч. Ф. Диссипативная структура контактно-фрикционного взаимодействия при резании металлов // Вестник ИрГТУ. 2018. T. 22, № 12. C. 35-45. [Kim V. A., Yakubov H F. The Dissipative Structure of the Contact and Frictional Interactions in the

Metal Cutting Process // Vestnik IrSTU. 2018. Vol. 22, N 12. P. 35-45.]

15. Dubar L., Dubois A. Friction and wear phenomena in cold metal forming /Jurnal Engineering Manufacture: an integrated approach. 2006. Vol. 220. P. 1-10.

Сведения об авторах

Якубов Чингиз Февзиевич — ректор, кандидат технических наук, доцент, Крымский индустриально-педагогический университет, 295015, Республика Крым, г. Симферополь, Учебный переулок, д. 8, тел.: +7-978-708-09-55, е-таП: csepu@mail.ru

Ким Владимир Алексеевич — доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Материаловедение и технология новых материалов», Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, 681013,

г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, д. 27, тел.: +7-914-373-25-34, е-таП: sinerg@knastu.ru

Самар Елизавета Владимировна — аспирант кафедры «Материаловедение и технология новых материалов» Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина,

д. 27, тел.: +7-924-313-48-65, е-таП: esamar@inbox.ru

Белова Инна Валерьевна — кандидат технических наук, доцент кафедры «Материаловедение и технология новых материалов» Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, 681013, г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Ленина, д. 27.

Для цитирования: Якубов Ч. Ф., Ким В. А., Самар Е. В., Белова И. В. Влияние СОТС на деформационные процессы формирования поверхностных структур при резании // Металлообработка. 2019. № 6. С. 3-10.

UDC 621.923: 621.922 DOI 10.25960/mo.2019.6.3

Influence of the lubricating and cooling process medium

on the deformation processes of surface structures formation during cutting

Ch. F. Yakubov, V. A. Kim, E. V. Samar, I. V. Belova

Modern STS must meet not only technological, but sanitary-hygienic and environmental requirements. Many developed countries are beginning to make extensive use of oils and other technological media of plant origin, as well as methods of minimal lubrication, feeding into the cutting zone liquid STS in the sprayed state in the form of an air-droplet flow. The article presents the results of the study of the influence of the composition of STS and the method of minimal lubrication on the deformation processes of cutting, determining the structural state of the treated surfaces. Quantitative assessment of the structural organization of the surface layers formed as a result of deformation prehistory was carried out using such indicators as the average density of boundaries and the density of point microstructures. The average density of the boundaries characterizes the deformation process of the mesoscale level, and the density of point microstructures-the microscale level, or processes occurring inside the grain.

It is established that the composition of the STS has the most active influence on the degree of plastic deformation and depth of coverage of the deformation process, which are the result of primary plastic deformations of chip formation and secondary processes of contact-friction interaction of the treated surface with the rear surface of the cutting wedge. Sprayed rapeseed oil, water and oil I-20 lead to a narrowing of the plastic deformation zone compared to blowing the cutting zone with air. Oils in the contact-friction process form surfactants that reduce the coefficient of friction and increase the plasticity of the surface layers due to the adsorption reduction of surface energy, while the efficiency of vegetable rapeseed oil is higher than that of technical oil I-20.

The high density of point microstructures when blowing the cutting zone with sprayed water is associated with the processes of development of quenching substructures due to intensive heat removal from the cutting zone.

IjlET^^BÇApKjl

METAL CUTTING

Keywords: cutting of materials, cutting wedge, plastic deformation, defects of crystal structure, microstructure, lubricating and cooling technological media.

intact authors

Yakubov Chinghiz Fevzievich — Candidate of Technical Sciences, associate professor, rector of the Crimean industrial and pedagogical university, 295015, Republic of Crimea, Simferopol, Uchebny Lane, 8, phone: +7-978-708-09-53, e-mail: csepu@mail.ru

Kim Vladimir Alexeyevich — Doctor of Engineering, professor, professor of "Materials Science and Technology of New Materials", Komsomolsk-on-Amur state technical university, 681013, Komsomolsk-on-Amur, Lenin str., 27, phone: +7-914-373-25-34, e-mail: sinerg@knastu.ru

Samar Elizabeth Vladimirovna — Graduate student of "Materials Science and Technology of New Materials", Komsomolsk-on-Amur state technical university, 681013, Komsomolsk-on-Amur, Lenin st., 27, phone: +7-927-313-48-65, e-mail: esamar@inbox.ru

Belova Inna Valeryevna — Candidate of Technical Sciences, the associate professor of "Materials Science and Technology of New Materials", Komsomolsk-on-Amur state technical university, 681013, Komsomolsk-on-Amur, Lenin str., 27.

For citation: Yakubov Ch. F., Kim V. A., Samar E. V., Belova I. V. Influence of the lubricating and cooling process medium on the deformation processes of surface structures formation during cutting // Metalloobrabotka. 2019. N 6. P. 3-10. DOI 10.25960/mo.2019.6.3

Уважаемые коллеги!

Открыта постоянная редакционная подписка на научно-производственный журнал «МЕТАЛЛООБРАБОТКА». Журнал учрежден и издается АО «Издательство «Политехника» с 2001 г.

Тематика: обработка материалов резанием, давлением, электрофизические и электрохимические методы обработки; новые технологии и материалы.

Тираж 1500 экз., объем от 60 с., периодичность — 6 номеров в год, стоимость одного номера — 700 руб. Постоянным подписчикам 10%-ная скидка. С 2003 г. журнал включен в Перечень ВАК.

Приглашаем к сотрудничеству авторов: научные статьи, одобренные редколлегией, редактируются и печатаются бесплатно.

Для рекламодателей по запросу высылаем расценки.

Подписные индексы: по каталогу «Роспечать» — № 14250.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.