ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Смазочно-охлаждающие жидкости для резания металлов из "Смазки и родственные продукты" В процессе резания 60 % тепловыделения обусловлено деформацией металла, 40 % — трением между резцом и обрабатываемой деталью [11.132]. Поэтому при выборе СОЖ следует решить, охлаждающим или смазывающим свойствам ее отдать предпочтение, так как этот выбор влияет на срок службы инструмента, скорость резания, качество поверхности и точность обработки. Форму резца, глубину и скорость резания и температуру в зоне резания также необходимо принимать во внимание. Согласно закону Кинцле и Виктора [11. 28] факторы, влияющие на усилие резания, делятся на постоянные и переменные. [c.373] СОЖ для обработки резанием могут быть разделены на минеральные масла с активными добавками, водные эмульсии с активными добавками или без них и водные растворы. [c.374] СОЖ без присадок. Геометрия образования стружки, высокие усилия и температуры, имеющие место при резании металлов, не позволяют осуществить режим гидродинамической смазки. Для того чтобы уменьшить трение, необходимо создать пленку, разделяющую поверхности резца и детали. Немодифицированные минеральные масла непригодны для создания такой пленки, так как при высоких нагрузках происходит выдавливание и затем локальное сваривание. Поэтому масла без присадок применяют только при резании легко обрабатываемых материалов на станках-автоматах, где требуются лишь охлаждение и смывка стружки [11.134]. Активные ингредиенты образуют адсорбционные слои на металлической поверхности или реагируют с металлом, образуя хемосорбционный слой. Хорошие смачивающие свойства необходимы в обоих случаях с тем, чтобы СОЖ попала даже на труднодоступные поверхности трения [11.135]. Активными соединениями являются жирные кислоты, эфиры, мыла металлов или комбинации этих веществ. [c.374] Жирные кислоты при нормальных и умеренных температурах, эфиры и мыла при повышенных температурах и давлениях взаимодействуют со многими металлами и их оксидами, образуя соли металлов (см. разделы 2.4.5 и 9.6). До сих пор не подтверждено образования таких соединений с никелем, хромом и платиной [11.136]. СОЖ, содержащие эти мягко действующие компоненты, подходят для легких операций резания. [c.374] Органические соединения хлора реагируют с металлической поверхностью при температурах около 180 °С. Активность СОЖ можно регулировать соответствуюш,ими присадками с учетом их склонности к выделению хлора. Так как хлорсодержащие присадки легко гидролизуются, следует принимать в расчет опасность коррозии при резании черных металлов. [c.375] Почти все органические фосфорсодержащие присадки содержат также и другие гетероэлементы (в частности, серу) и образуют на поверхности фосфиды металлов при температурах от 200 до 700 °С. Их добавляют в СОЖ преимущественно для защиты режущего инструмента, а также в многофункциональные масла (используемые в качестве трансмиссионных и гидравлических одновременно). Только при применении их в качестве СОЖ и гидравлических масел испытания необязательны. Серу и ее соединения применяют в СОЖ при тяжелых и сверхтяжелых условиях и средних скоростях резания. Эти вещества реагируют с металлом медленнее, чем хлор, однако, слои сульфидов металла обладают более высокой несущей способностью и сопротивлением сдвигу и разлагаются только при 1000 °С. Сера и ее соединения не подходят для СОЖ, применяемых при механической обработке цветных металлов из-за образования сульфида меди (чернение поверхности). [c.375] Для специальных случаев разработаны СОЖ с сочетаниями присадок, выбранных таким образом, чтобы зоны действия отдельных компонентов перекрывались, и сами СОЖ были пригодны для применения в широком диапазоне [11.137, 11.138]. Верхний температурный предел для каждой образующейся на поверхности соли металла известен применительно к любой химически активной присадке, однако нижние температурные пределы установлены не точно (см. рис. 161). В общем случае, за начало термического разложения присадки принимается наинизшая температура реакции. Считается, что хлоридные слои стабильны до 500 °С, фосфидные — до 700 °С и сульфидные — до 1000 °С. Полагают, что хлоридные слои, образованные хлором на чисто металлической поверхности, стабильны до 400 °С, а сульфидные, образованные с участием сероводорода — до 800 С [11.139, 11.140]. [c.375] Эмульгируемые СОЖ. Когда в процессе резания требуется эффективный отвод тепла, следует применять смешиваемые с водой СОЖ, так как для обеспечения желаемого теплоотвода нужны высокие значения удельной теплоемкости, удельной теплопроводности и удельной теплоты парообразования. В силу своих термодинамических свойств вода гораздо больше подходит для этой цели, чем масло. Смазочно-охлаждающие эмульсии типа масло в воде представляют собой стабильные дисперсии минерального масла в воде из-за высокого поверхностного натяжения между водой и маслом такие эмульсии могут быть получены только при добавлении эмульгаторов. Внешний вид эмульсии зависит от размера капель в молочной эмульсии размер капель около 2 мкм, в прозрачной — 0,05 мкм. Смешанные с водой СОЖ состоят из минерального масла, эмульгаторов и присадок, повышающих антикоррозионные свойства (например, алканоламидов), или снижающих склонность к пенообразованию (например, высших это-ксилированных жирных спиртов). Масла содержат также биоциды (триазины) для предотвращения бактериального заражения и промоторы. Противозадирные СОЖ, смешанные с водой, кроме того, содержат хлор-., серо- и фосфорсодержащие соединения и растительные или животные масла. [c.376] Эффективность противозадирных присадок проявляется только в тяжелых условиях резания, когда температуры особенно высоки и это благоприятствует образованию хлоридных, сульфидных или фосфидных слоев [11.141, 11.142]. Поэтому противозадирные присадки особенно выгодно применять в эмульсиях для шлифования [11.143]. [c.376] Среди водорастворимых соединений хлора и серы только у серосодержащих соединений проявляется противозадирный эффект при резании чугуна это можно объяснить растворимостью хлорида железа в воде [11.144]. [c.376] Содержание масла в эмульсии колеблется от 2 до 5 % (об.). Оно должно быть увеличено до 10 % (об.), если при резании в тяжелых условиях, кроме эффективного охлаждения, требуются еще и смазывающие свойства. [c.376] Нафтеновые масла больше подходят для приготовления эмульсий, чем парафиновые способность образовывать эмульсию падает с увеличением глубины очистки, так как менее очищенные масла еще содержат природные поверхностно-активные компоненты [11.145]. На свойства эмульсий сильно влияет качество применяемой воды приемлемые пределы качества приведены в табл. 117. Степени жесткости, принятые в ФРГ, можно перевести в английские, французские или американские показатели согласно стандарту DIN 53 910, ч. 1. [c.376] ИМ антикоррозионных свойств, использовать нельзя из-за токсичности этих соединений. Их заменяют органическими соединениями— моно-, ди- или триэтаноламинами и ПАВ. Эти СОЖ содержат также неионные ПАВ, мыла натуральных или синтетических жирных кислот и полиалкиленгликоли. Их применяют главным образом при шлифовании и скоростном резании твердосплавными или металлокерамическими резцами. [c.377] Хотя водорастворимые СОЖ не содержат минеральных масел, их не следует сливать в канализацию ни после использования, ни даже после разбавления водой [11.146, 11.147]. Обработка резанием магния и его сплавов с содержанием магния более 80 % с применением водорастворимых СОЖ запрещена в ФРГ из-за пожароопасности по причине выделения водорода. [c.377] По техническим причинам (склонность металла детали к образованию микротрещин, необходимость в высокой точности обработки, применение станков с управлением от ЭВМ) температуру СОЖ следует поддерживать на требуемом уровне с помощью специальных средств регулирования (11.1501. СОЖ в данном случае — это маловязкие минеральные масла вязкостью 8—30 мм /с при 20 °С. Они образуют разделяющий слой между зернами абразива и обрабатываемой деталью этот слой снижает трение, повышая эффективность удаления стружки и уменьшая величину выступов на поверхности [11.1511. [c.378] В некоторых случаях вязкость СОЖ достаточна для зоны шлифования, в других нужно добавлять присадки, образующие адсорбционный слой или реагирующие с поверхностью металла (см. главу 2 и раздел 9.5). Теплота трения, поглощаемая обрабатываемой деталью, заметно уменьшается при применении СОЖ [11,1521. Температуру в рабочей зоне можно еще более снизить, а качество поверхности повысить с помощью систем охлаждения, которые обеспечивают эффективное смачивание и очистку шлифовального круга обдувкой при высоких давлении и расходе СОЖ в системе [11.153, 11.1541. Интенсивность образования масляного тумана шлифовальным кругом, который вращается с окружной скоростью 32 м/с и более и действует подобно вентилятору, можно снизить применением высокомолекулярных присадок (полибуте-нов, метакрилатов). При этом неприятностей, связанных с масляным туманом, можно избежать даже в случае применения маловязких масел [11.155—11.157]. [c.378] Смешиваемые с водой СОЖ, а именно эмульсии типа масло в воде , применяют для шлифования закаленных сталей они более эффективно охлаждают металл и не влияют на исходную твердость детали. Для достижения требуемого качества поверхности шлифовальный шлам удаляют с помощью фильтров тонкой очистки [11.1481. Растворимые вещества образуют растворы, подобные растворам мыл, поэтому обрабатываемую деталь можно видеть сквозь пленку прозрачной жидкости. Такие жидкости отличаются от СОЖ, применяемых в виде молочных эмульсий, более высоким содержанием эмульгаторов. Эмульсии и прозрачные СОЖ применяют преимущественно при плоском и круглом шлифовании оптимальные результаты при шлифовании резьбы и деталей сложной формы были получены с применением СОЖ не смешиваемых с водой. [c.378] Хонингование выполняется брусками с мелкозернистой структурой на керамической или бакелитовой связке в некоторых случаях применяют также бруски из нитрида бора или алмазные. Скорость резания (табл. 118) [11.159] определяется осевой Уд и окружной Оц составляющими по уравнению Величина отношения возвратно-поступательной скорости к окружной характеризует угол пересечения линий хонинговального рисунка (1 а/2 = Уд/Уц). Осевая скорость хона может достигать 33 м/мин, окружная — 80 м/мин. и скорости подбирают так, чтобы угол пересечения линий был равен 45—70° при этом достигается наивысшая эффективность снятия металла [11.159, 11.160]. [c.379] Высокая стойкость к старению и долговечность обеспечиваются применением тщательно очищенных минеральных базовых масел, температура вспышки которых должна быть не ниже 120 °С. Слишком высокое содержание ароматических соединений в СОЖ обусловливает увеличение длительности хонингования (из-за активности полярных компонентов), поэтому их содержание не должно превышать 15% [11.161]. [c.380] Кроме повышения эффективности обработки, СОЖ должны немедленно смывать шлам с детали и инструмента, иначе он может скапливаться в станке и на измерительных приборах и быть причиной роста шероховатости обрабатываемой поверхности. После смазки рабочих точек СОЖ поступает в приемник и подвергается тщательному фильтрованию, так как даже мельчайшие взвешенные частицы в СОЖ могут повреждать обрабатываемую деталь. После сверхтонкого фильтрования СОЖ снова подается к рабочим точкам [11.1571. Жиры и хлорпарафины сильно влияют на склонность к осаждению шлама и несущую способность СОЖ- Для того чтобы снизить коэффициент трения и иметь возможность использовать СОЖ с малым содержанием присадок, хонинговальные бруски для специальных процессов отделки обрабатывают серой. Помимо немодифицированных СОЖ для обработки хрупких материалов, например чугуна, применяют эмульсии [11.162]. [c.380] Вернуться к основной статье