ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ, ОСНОВЫ ПОДБОРА И ПРОИЗВОДСТВА СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ , Требования к смазочно-охлаждающим материалам из "Смазочные материалы для обработки металлов резанием" ПАВ с наполнителем, ПАВ с водой, среды с наполнителем и наполнителя с водой. [c.78] Рассмотрим энергетические взаимодействия в системе металл —вода —смазочный материал (рис. 30). [c.78] Характер связи воды с поверхностью металла зависит не только от природы металла, но и от природы электролита, в частности, от его кислотности или щелочности. Другими словами, энергия связи воды с металлом 1 зависит от стащюнарного потенциала металла в данном электролите по отношению к его нулевой точке [119—121]. Так, в кислой среде (серная кислота) поверхность железа несет на себе положительный заряд [122, 123], поэтому наиболее вероятно электронодонорное взаимодействие воды с поверхностью. металла. В щелочной среде или при недостатке ионов Н3О+ вблизи электродов более возможна ориентация воды в двойном слое, при которой атомы водорода направлены к поверхности металла (см. рис. 28). [c.79] Поскольку при взаимодействии воды с металлом могут образовываться различные связи — от химической до слабой вандерваальсовой, энергия этой связи 1 может изменяться в широких пределах. Во многом она определяется величиной энергии двойного электрического слоя у поверхности металла, зависящей от свойств металла и от состава и свойств электролита. [c.79] Представим себе такой идеальный случай, когда при резании металлов используется абсолютно безводная СОЖ и стадия вытеснения воды или других пленок с ювенильной поверхности обрабатываемого металла отсутствует. Тогда величина энергии 1 будет равна нулю. Энергия связи безводной углеводородной среды с металлом ( 2) и ПАВ с металлом ( 3) в этом случае зависит от природы сил взаимодействия молекул среды с атомами поверхности металлов и молекулами образующейся поверхностной пленки. [c.79] Энергия связи углеводородной среды и ПАВ (см. рис. 30) является весьма сложной величиной, так как во многих случаях ПАВ находятся в этой среде не только в истинно растворенном, но и в сложном мицеллярном или структурированном состоянии. В общем случае для растворов ПАВ в среде справедливо правило Ребиндера чем лучше растворимость ПАВ в данной среде (например, полярные ПАВ в полярной среде), тем выше значение и тем, следовательно, хуже оно адсорбируется на границе раздела среда — металл. [c.80] В последнее время установлено, что величина энергии б, так же как и энергия связи молекул ПАВ в мицеллах и мицелл между собой, зависит от полярности и взаимной поляризуемости молекул среды, ПАВ и воды [126]. При этом величину Е , связанную с растворимостью молекул ПАВ, определяет не только дисперсионное взаимодействие углеводородных радикалов ПАВ и среды, но и другие виды их взаимодействия. Между ними образуются водородные связи, связи ЭДА взаимодействия и даже химические координационные связи Последние обусловлены наличием в молекулах активных групп, заряженных частиц, радикалов, поляризованной воды (Н+, ОН-) или других поляризующих веществ. Все эти виды энергетических взаимодействий оказывают влияние не только на структурообразование в объеме смазочного материала, но и на кинетику образования и характер поверхностных пленок. [c.80] В табл. 3 приведены данные о полярности и поляризуемости некоторых маслорастворимых ПАВ, наиболее широко используемых в смазочных материалах. [c.80] В зависимости от структуры вода по-разному поляризует смазочный материал [127—130]. Так, диэлектрическая проницаемость обычной воды с триде-митной структурой равна 80, идеальной воды в отсутствие ассоциации молекул 31, а эмульгированной — значительно меньше. Еще меньше диэлектрическая проницаемость у химически связанной воды (около 2) [129]. Энергия связи 5 или Ее уменьшается от химически связанной к свободной воде. [c.82] В последнее время воде как поляризующему агенту, оказывающему влияние на процесс мицелло-и структурообразования и формирования поверхностей раздела, уделяется большое внимание при получении водных дисперсных систем, присадок, пластичных смазок, разного рода эмульсий и других дисперсий [130—136]. [c.82] Взаимодействие в системе минеральное масло — наполнитель — ПАВ представляется следующим образом (рис. 31). В случае гидрофобного наполнителя двойной электрический слой на поверхности его раздела могут образовать маслорастворимые ПАВ. Если на частицах наполнителя ни вода, ни ПАВ не сорбируются, сила, удерживающая наполнитель в углеводородной среде, всецело определяется энергией его связи с этой средой (Ед). В этом случае частицы наполнителя оседают, подчиняясь закону Стокса. [c.83] Роль физической адсорбции в образовании граничных смазочных пленок и деформировании металлов подробно рассмотрена в гл. 2 (см. также стр. 68), здесь мы коснемся химических аспектов проблемы. [c.85] Химические реакции могут успешно развиваться не только на поверхности металла, но и на поверхностях высокодисперсных наполнителей, так как в большинстве случаев величина внутренней и внешней поверхности наполнителя весьма значительна. [c.85] Как видно из табл. 4, при катодной поляризации свинцовой пластинки (сталь и медь — анод), не только значительно снизилась окисляемость масла, но и свинец оказался защищенным от электрохимической коррозии. [c.87] Чем выше была концентрация наполнителей (2— 10 вес.%), тем в большей степени уменьшалась окисляемость смазок и тем больше снижался эффект их разупрочнения. [c.87] При использовании в смазочных материалах противоизносных и противокоррозионных присадок или совместном их использовании с активными наполнителями энергия связи хемосорбционной фазы с металлом должна быть больше, чем с внешней средой (маслом). В этом случае металл не взаимодействует с активными компонентами смазочного материала и хемосорбционная пленка выполняет свое назначение. Однако иногда необходимо, чтобы хемосорбционная фаза взаимодействовала со смазочным материалом сильнее, чем с металлом. Например, масло должно обеспечить химическое разрушение поверхностей трения на стадии их приработки. Допустимо также химическое разрушение обрабатываемого металла при резании в присутствии СОЖ При этом хемосорбционная пленка на поверхности инструмента должна предохранять его от износа. Следовательно, и энергия связи пленки с СОЖ должна быть меньше, чем с металлом инструмента. Таким образом, при создании СОЖ к обрабатываемому материалу и к материалу инструмента предъявляются противоположные требования. Положение еще более осложняется, если при этом СОЖ должна обеспечивать защиту готовых деталей от коррозии. [c.89] Образующееся свинцовое мыло хорошо растворяется в масле при этом разрушение металла подшипников усиливается. [c.90] Особое место в хемосорбционных процессах занимают комплексные соединения ПАВ с металлом,— так называемые хелатные и внутрикомплекс-ные соединения [147—149]. Так, с ионами Си, РЬ, N1, Со и других металлов амины могут образовывать растворимые койплексные ионы. Именно в результате образования таких растворимых в масле соединений амины жирных кислот (присадка МСДА-11) или алкенилсукцинимиды усиливают коррозию меди и свинца, например, при окислении масел. Вместе с тем эти присадки могут образовывать с ионами железа нерастворимые хемосорбционные соединения с координационной связью типа [РЫНз]+[Ре(ОН)4] и таким путем защищать черные металлы от коррозии. Серьезного изучения заслуживают хелатные соединения активных присадок, применяемых в СОЖ, с железом и легирующими добавками инструментальных сплавов. Такое изучение позволит выявить новые возможности предохранения режущего инструмента от разрушения. [c.90] Окисные пленки большей части металлов (за исключением кислородных соединений бора) можно рассматривать как продукт хемосорбции кислорода. Они образуются часто в результате хемосорбции кислородсодержащих ПАВ и обладают высокой механической прочностью. Температура плавления окислов, их плотность, термодинамические характеристики, энергия связи Е , как правило, выше, чем у чистых металлов [6, 14, 150, 151]. Сульфиды металлов и их фосфорсодержащие соединения менее тугоплавки и менее прочны, чем их кислородные аналоги. Это, очевидно, и обусловливает применение противоизносных и противозадирных серуфосфорсо-держащих присадок и наполнителей в виде порошков серы и МоЗг. Галоидные пленки тяжелых металлов (Ре, Со, N1, Сг, Мо, V и др.) удовлетворяют всем требованиям граничной смазки их температура плавления и механическая прочность значительно ниже, чем чистых металлов, но достаточно высока, чтобы противостоять высоким нагрузкам и температурам, существующим в условиях граничного трения. [c.91] Таким образом, зная работу выхода электрона из металла, можно оценить энергию кристаллической решетки и поверхностную энергию металла. Так, для оценки антифрикционных свойств металлов и смазочных материалов при граничном трении измерялась работа выхода электрона ф (А КРП) по методике, описанной в работе [28]. [c.92] Вернуться к основной статье