Якубов Чінгіз Февзійович. Підвищення зносостійкості швидкорізальних інструментів шляхом спрямованої трансформації їх початкових властивостей

brief description

Якубов Чінгіз Февзійович. Підвищення зносостійкості швидкорізальних інструментів шляхом спрямованої трансформації їх початкових властивостей: дис... канд. техн. наук: 05.03.01 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2004

Якубов Ч.Ф.Підвищення зносостійкості швидкорізальних інструментів шляхом спрямованої трансформації їх початкових властивостей. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 процеси механічної обробки, верстати і інструменти. Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004.
Дисертація присвячена дослідженню механізму підвищення зносостійкості швидкорізальних інструментів шляхом направленої трансформації їх контактних шарів безпосередньо в процесі різання. У цьому аспекті розглянута і визначена роль зовнішнього середовища.
Встановлено, що при певних умовах (температурах 200400 С і тисках понад 0,5 ГПа) подача ЗОТС стимулює розвиток деформаційних процесів в контактних шарах різального інструменту, внаслідок чого в них формується структура підвищеної зносостійкості. Застосування спеціальної модифікованої рапсової олії в поєднанні з використанням техніки мінімального змащування виявляється найбільший ефект підвищення стійкості.
Проведено комплексні експериментальні дослідження, які пов’язані з уточненням теоретичних положень і механізму зміцнення різального інструменту в процесі різання.
Розроблені технічні рішення і рекомендації для практичного застосування результатів дослідження, що дозволяють в умовах екологічно безпечного різання підвищити стійкість інструменту у 24 рази і обґрунтувати економічну доцільність застосування масел рослинного походження як ЗОТС.

1. Встановлено новий механізм дії ЗОТС. Змащувально-охолоджуючі технологічні середовища, знижуючи площу контакту стружки з передньою поверхнею інструменту і підвищуючи рівень нормальних навантажень, підсилюють деформаційні процеси на робочих поверхнях інструменту, обумовлюючи в оптимальних умовах формування контактних шарів із зміцненою зносостійкою структурою.
2. Оптимальні умови формування зносостійких (зміцнених) структур на робочих поверхнях інструменту відповідають температурному діапазону 200 400 С, в якому ефект зміцнення корелює з рівнем контактних напружень. В цьому плані рослинні масла і ЗОТС на їх основі кращі, ніж ЗОТС на основі мінеральних масел і емульсій, оскільки мають високу змащувальну здатність і обумовлюють зростання питомих контактних навантажень.
3. Зміцнення, яке є наслідком деформації хаотично розташованих адгезійних вузлів різних розмірів, є неоднорідним і проявляється локальними фрагментами. Коли забезпечується відносна рівномірність щільності контакту при різанні високопластичної нержавіючої сталі 12Х18Н10Т, зміцнення має більш стабільний характер і спостерігається більша суцільність об’ємів, де відбулася трансформація структури (властивостей).
4. Адгезійному зношуванню передує пластична деформація частинок, які відриваються, і об’ємів, которі до них прилягають, що в оптимальних умовах супроводжується ростом щільності дислокацій і зміцненням. Це обумовлює зменшення розмірів зношуваних частинок. Останнє при зношуванні зміцненої припрацюванням в середовищі рослинного мастила поверхні інструменту виражається у 4-х разовому зниженні об’єму зношеної маси.
5. Оцінка змащувальної дії ЗОТС як фактора, що обумовлює зміцнення контактних шарів інструменту в режимі припрацювання, відкриває нові шляхи їх ефективного використання: з одного боку, з урахуванням застосування техніки мінімального змащування розширюється область впровадження в промисловість масел рослинного походження, з іншого створюється основа для синтезу припрацьовочних масел для різання.
6. Ефективність дії ЗОТС на основі рослинних масел в значній мірі залежить від властивостей оброблюваного матеріалу. Відносно різання „всуху” і в середовищі мінерального масла при точінні хімічно активного титанового сплаву це полягає у значному зменшенні площин, покритих застійною зоною і налипаннями, їх крихкістю і у триразовому зниженні товщини. При обробці хімічно інертної нержавіючої сталі інтенсивні процеси схоплювання, що характерні для різання на повітрі, і фрагментарні налипання в середовищі мінерального масла змінюються точковими адгезійними плямами з товщиною, що на порядок менша, ніж у першому випадку і вдвоє, ніж у другому.
7. В показниках, що відображають об’ємні процеси (усадка, зусилля, температура), дія ЗОТС рослинного походження, підпорядковуючись загальним закономірностям впливу середовищ, фіксується рівною ЗОТС на мінеральній основі, а саме рівень їх ефективності високий при низьких режимах, знижується з ростом швидкості і питомих контактних навантажень. Інше обмеження, специфічне для використання мастил рослинного походження, є обмеження по температурі з верхнім рівнем 350400 С, що визначає область їх застосування на низькорежимних операціях і конкретизує задачу пошуку нових способів, одним з яких може бути використання їх як припрацьовочних мастил.
8. Є принципова спільність в механізмі впливу на зношування зміцнених структур, сформованих в поверхневих шарах (матриці) інструменту при наявності покриття і припрацюванні інструменту в середовищі ЗОТС. І ті і інші, знижуючи роботу тертя, зменшують площу контакту, обумовлюючи зростання нормальних напружень, які відповідають за трансформацію властивостей деформованих контактних шарів, що відбуваються в оптимальних умовах в режимів зміцнення.