22. Влияние технологических сред на процесс резания, среды с поверхностно активными веществами.

Смазочное действие. Цель применения СОТС — снижение интенсивности изнашивания режущего инструмента, улучшение качества обработанной поверхности и повышение производительности труда. Достичь этого можно направленным воздействием на элементарные физико-механические и химико-механические процессы, протекающие при резании металлов. В результате смазочного действия технологической среды уменьшаются схватывание, фрикционный нагрев и силы трения при перемещении стружки и обрабатываемого металла по передней и задней поверхностям инструмента. В зависимости от свойств обрабатываемого и инструментального материалов СОТС могут уменьшать или увеличивать схватывание между ними, изменять длину контакта стружки с передней поверхностью и силы резания. Соответственно улучшаются или ухудшаются такие параметры обработки, как период стойкости инструмента, производительность процесса, качество обработанной поверхности и др.

Смазочное действие СОТС осуществляется в значительной степени за счет уменьшения реакционной способности образуемых в процессе резания ювенильных (новых, химически чистых) поверхностей. Эти поверхности характеризуются высокой физической и химической активностью, большими коэффициентами трения . При отсутствии смазочной пленки наличие ювенильных поверхностей вызывает значительную адгезию, т.е. сцепление поверхностей контактирующих металлов. Вследствие этого резко возрастают силы трения, тепловыделение и т.д. Молекулы поверхностно- и химически активных веществ (ПАВ и ПХАВ), входящих в состав СОТС, адсорбируются на поверхности, снижают адгезию, уменьшают нарост. Вследствие уменьшения интенсивности адгезионных явлений уменьшается длина контакта стружки с передней поверхностью инструмента. Наиболее широко применяемые ПХАВ содержат атомы серы, фосфора, галогенов, группы ОН и СООН, высокомолекулярные органические и металлоорганические соединения.

По характеру взаимодействия с контактными поверхностями режущего лезвия и стружки образующиеся в процессе резания смазочные пленки можно разделить на физические, действующие при малых напряжениях на контактных площадках и температурах ниже 300 градусов, и химические, действующие при высоких скоростях резания. Современные СОТС часто содержат большое количество ПХАВ, образующих на контактных площадках сложные химические соединения в виде тончайших пленок. Коэффициенты трения между такими пленками значительно меньше, чем между металлическими поверхностями, и смазочное действие СОТС становится более эффективным. Смазочное действие по-разному влияет на процесс резания. При лезвийной обработке углеродистых и легированных сталей в зоне низких скоростей резания повышение смазочных свойств СОТС стабилизирует нарост, уменьшает его размеры, прочность и силу сцепления между отдельными слоями. В случае нестабильного наростообразования интенсифицируется абразивное изнашивание инструмента. Поэтому если нарост оказывает защитное действие, например при резании инструментами из быстрорежущих сталей, то использование СОТС может отрицательно сказаться на их стойкости. С увеличением толщины среза и скорости резания влияние СОТС снижается. При шлифовании смазочное действие способствует повышению периода стойкости круга, позволяет избежать налипов, сократить цикл обработки путем увеличения бесприжоговой подачи. Охлаждающее действие. В результате этого действия изменяется температурное поле инструмента, заготовки, стружки , что влияет на период стойкости инструмента, точность обработки, шероховатость и остаточные напряжения в поверхностном слое, форму стружки. При лезвийной обработке это наблюдается, когда скорость резания менее 150 м/мин, а при более высоких скоростях температура заготовки стабилизируется. Снижение температуры резания в случае применения СОТС обеспечивается за счет активного теплоотвода с не занятых стружкой рабочих поверхностей инструмента и, в меньшей степени, с самой стружки. В большинстве случаев охлаждение положительно влияет на период стойкости инструмента. Однако в результате этого процесса может разупрочняться режущая часть инструмента при прерывистом резании в результате колебаний температуры, образовываться растягивающие напряжения в поверхностном слое, могут увеличиваться силы резания. СОТС с высокими охлаждающими свойствами уменьшает температуру резания на 100...150°С. Моющее действие. Оно определяется степенью очистки обрабатываемой детали и инструмента в зоне резания от шлама, содержащего мелкие частицы стружки обрабатываемого металла, инструментального материала, которые удерживаются на поверхности твердых тел электростатическими, электромагнитными и механическими силами. Режущее и пластифицирующее действие. Под режущими свойствами СОТС понимают её способность облегчать разрыв связей в обрабатываемом материале при внедрении инструмента. Это способствует повышению стойкости инструмента и облегчению процесса резания. Пластифицирующее действие СОТС заключается в облегчении пластического деформирования металлов за счет локализации деформации в тонких поверхностных слоях. Эти слои выполняют роль смазочного материала и препятствуют налипанию обрабатываемого металла на инструмент, уменьшают трение на контактных площадках и силу резания. Защитное и упрочняющее действие. СОТС способствует повышению эксплуатационных характеристик деталей. Высоким защитным действием обладают, в частности, инертные газы. Обработка в их атмосфере титановых сплавов предохраняет поверхностный слой от разупрочнения в результате диспергирования в него атомов азота, водорода, кислорода. Это существенно повышает прочность сплавов при циклических нагрузках. В ряде случаев путем правильного подбора компонентов технологической среды можно нанести на поверхность детали пленку ингибиторов коррозии.