Повышение эффективности и экологической безопасности лезвийного резания путем применения энергетической активации и оптимизации состава присадок СОТС

• Автор: Марков, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 474 с. : ил.

Условные обозначения и сокращения
1. Аналитический обзор
1.1. Современные представления о механизме смазочного действия при лезвийной обработке металлов
1.1.1. Кинетический аспект смазочного действия СОТС
1.1.2. Адсорбция и ПАВ в процессе резания
1.1.3. Механохимия и трибохимия. Их роль при изучении процесса резания
1.2. Активация СОТС внешними энергетическими воз действиями
1.2.1. Проблема управления активностью СОТС
1.2.2. Основные теоретические предпосылки активации СОТС
1.2.3. Применение методов внешней энергетической активации при обработке резанием
1.3. Влияние кислорода на процессы граничного трения и резания металлов
1.3.1. Влияние состава внешней газовой среды на процессы трения и износа
1.3.2. Совместное действие кислорода и других компонентов СОТС
1.3.3. Применение СОТС в распыленном состоянии
1.3.4. Влияние перекисей на процессы резания и граничного трения
1.4. Пластичные СОТС для обработки металлов резанием
1.4.1. Состав и структура пластичных смазок
1.4.2. Присадки и наполнители в пластичных смазках
1.4.3. Области применения и типы пластичных СОТС
1.4.4. Трибологические свойства пластичных смазок
1.5. Стекловидные и стеклообразующие смазочные компоненты
1.6. Выводы по результатам аналитического обзора, постановка цели и задач исследования
1.6.1. Выводы по аналитическому обзору
1.6.2. Формулирование цели и постановка задач исследования....67 Выбор материалов для исследования
2.1. Обрабатываемые материалы
2.2. Поверхностно-активные вещества
2.3. Неорганические перекисные соединения
2.3.1. Обоснование выбора присадок-перекисей
2.3.2. Физико-химические свойства перекисей
2.4. Галогениды
2.5. Стекловидные и стеклообразующие материалы
Теоретических основы конструирования СОТС, содержащих поверхностно- и химически-активные компоненты
3.1. Механохимический подход к проблеме СОТС
3.2. Роль кислорода и неорганических перекисей в процессах образовании химических пленок на контактных поверхностях при резании металлов
3.2.1. Влияние воды и кислорода на процессы образования химических пленок при резании металлов
3.2.2. Влияние добавок неорганических перекисей на процессы образования химических пленок
3.2.3. Рабочая гипотеза о синергизме поверхностно-активных и химически-активных присадок в составе СОТС
3.3. Мономолекулярная адсорбция при формировании смазочного слоя молекулами ПАВ
3.4. Дериватография
Основные экспериментальные методики
4.1. Модельные испытания на машине трения СМЦ
4.2. Измерение размерного износа режущего инструмента
4.2.1. Методика эксперимента
4.2.2. Статистическое определение достоверности результатов по измерению величины размерного износа
4.3. Методика оценки шероховатости обработанной поверхности
4.4. Методика измерения средней контактной температуры
4.5. Установка для одновременного измерения средней контактной температуры, компонент силы резания и размерного износа инструмента
4.6. Установка и методика для экспресс-диагностики трибологических характеристик СОТС с использованием конического индентора142
4.6.1. Конструкция установки
4.6.2. Теория метода
4.7. Методика трибологического испытания пластичных смазочных материалов путем имитации сверления
4.8. Методика исследования структуры изношенной поверхности инструмента рентгеновским методом
Разработка техники применения активации СОТС внешними энергетическими воздействиями
5.1. Термическая активация
5.1.1. Обоснование техники применения СОТС в парогазовом состоянии
5.1.2. Экспериментальные исследования паровой смазки
5.1.3. Интерпретация результатов эксперимента
5.2. Электрохимическая активация
5.2.1. Насадок с гальванопарами
в трение между контактными поверхностями, покрытыми окисными пленками, что приводит к снижению адгезионной составляющей силы трения.
Исследования по определению влияния газовых сред при обработке металлов резанием в зависимости от обрабатываемого и инструментального материалов [110] показали, что наибольшее влияние газовых сред отмечается при обработке пластичных сталей и уменьшается по мере снижения пластических свойств. С повышением содержания углерода в стали влияние внешней среды также снижается.
Кислородсодержащая среда оказывает значительное влияние на геометрическую форму и размеры нароста. При скорости резания 0,5...0,9 м/с кислород способствует образованию прочного устойчивого нароста с меньшими размерами, который разгружает заднюю поверхность от упругой реакции обрабатываемого материала и тогда изнашивание происходит в основном по передней поверхности в виде лунки [110].
Согласно исследованиям Б.И. Костецкого, для различных видов трения единственным допустимым видом износа является окислительный износ. Кислород влияет на длину контакта стружки с резцом, контактные нагрузки, увеличивая угол сдвига и снижая работу стружкообразования.
1.3.2. Совместное действие кислорода и других компонентов СОТС
В СОТС, применяемых для обработки металлов резанием и смазках, используемых при граничном трении, растворяются все основные компоненты воздуха. Растворенные газы оказывают влияние на величину износа и коэффициент трения.
Исследования Г.В. Виноградова показали, что смазочная способность углеводородных сред в некоторых условиях трения определяется главным образом, концентрацией растворенного в них кислорода [59], причем, оказалось, что как повышение, так и снижение содержания кислорода приво-