2.3.1. Смазывающие свойства СОЖ: Улучшение смазывающих свойств СОЖ обеспечивает снижение сил трения

Характеристики СОЖ: общая информация

2.3.1. Смазывающие свойства СОЖ:  Улучшение смазывающих свойств СОЖ обеспечивает снижение сил трения

СОЖ применяются при всех типах механической обработки различных металлов. Какими бывают и какими свойствами обладают популярные разновидности смазочно-охлаждающих жидкостей?

При обработке металлических заготовок используется мощный режущий инструмент, который движется на высокой скорости.

В результате и заготовки, и рабочий инструмент испытывают высокие нагрузки и перегреваются, а со временем начинает страдать качество обработки.

Чтобы избежать негативных последствий, в промышленности используют СОЖ — смазочно-охлаждающие жидкости. Рассказываем о том, какими бывают характеристики СОЖ, как они определяют их свойства и область применения.

Что такое СОЖ?

Это многокомпонентная смесь, в которую входят вещества, которые обеспечивают смазку и охлаждение поверхностей, участвующих в обработке заготовки.

Чаще всего такие жидкости используются в работе с черными и цветными металлами и их сплавами.

Об их необходимости многие знают на личном опыте, так как сталкивались и с перегревом инструмента, и его повреждением, и с некачественно обработанными поверхностями.

Использование СОЖ стало фактическим стандартом в тех технологических процессах, где металл обрабатывают резанием, прессованием, шлифованием, фрезерованием или сверлением.

Разновидности и их характеристики

В СОЖ технические характеристики определяют их принадлежность к той или иной группе. Система классификации базируется на разности составов. Принято выделять две основные группы жидкостей: масляные и водосмешиваемые.

Вторые, в свою очередь, могут быть синтетическими и полусинтетическими. Еще одно отличие — форма выпуска. В продаже представлены концентраты и эмульсии.

Первые необходимо разводить перед применением в том соотношении, которое производитель указал на упаковке.

Масляные

В их состав входят чистые минеральные масла с добавками. Масла используются с определенными параметрами вязкости — в среднем это 2—40 мм2/с при 50 °С.

Эти СОЖ горючие, так как в их составе присутствуют нефтепродукты.

В качестве добавок — мы также будем называть их присадками — используются компоненты, которые отвечают за антикоррозийные, противотуманные, противозадирные, бактерицидные и другие свойства жидкости.

У масляных продуктов отличные смазочные характеристики, и это главное их достоинство. Недостатков больше: низкая охлаждающая способность, высокая способность к испарению, небезопасные условия применения, сложность и дороговизна утилизации отработанных масел.

В продаже представлены готовые масляные СОЖ, которые не требуют разведения. Можно сразу приступать к работе с ними на токарных станках или другом оборудовании для металлообработки.

Водосмешиваемые

В состав водосмешиваемых СОЖ входят органические и неорганические компоненты, в том числе спирт, эмульгатор, электролит и разнообразные присадки.

От масляных их отличает доступная стоимость, простой принцип приготовления (даже в домашних условиях), низкая вероятность воспламенения, слабо выраженное влияние на организм рабочего, высокая способность к охлаждению режущих частей оборудования.

Недостатки

К недостаткам относят образование пены в месте контакта СОЖ с заготовкой и высокую вероятность поражения биологически активными организмами — из-за заражения или гниения жидкости она становится непригодной для дальнейшего использования. Когда биомасса накапливается, она может выводить из строя насосное оборудование, трубопроводы и другие механизмы подающей системы. А их очистка — процесс дорогостоящий и ресурсозатратный.

Трудно поддается регенерации масло, которое попадает из механических частей рабочего станка. Когда оно накапливается в специальных емкостях, возникает опасность задымления, ухудшаются технологические параметры жидкости и противокоррозийные характеристики. Щелочь в составе негативно воздействует воздействие на кожные покровы и слизистые человека.

Водосмешиваемые СОЖ поступают в продажу в концентрированном виде. Это позволяет готовить эмульсии на рабочем месте, непосредственно перед применением. Итоговые характеристики будут зависеть от содержания воды и активных компонентов.

Три разновидности водосмешиваемых СОЖ

В СОЖ технические характеристики зависят от дисперсности основной составляющей. По этому признаку продукцию делят на три категории.

  • Эмульсионные представляют собой грубодисперсные СОЖ, получаемые при разведении эмульсолов водой. минерального масла в них достигает 85 %. После добавления воды (до 30 % итогового объема) на выходе получается белая эмульсия с отличной смазывающей способностью.
  • Синтетические СОЖ (дисперсность на молекулярном уровне) не содержат масла и являются концентратами. В их составе преобладают ПАВ, вода, водорастворимые полимеры и присадки. Итоговая концентрация раствора (после разбавления) — до 10 %.
  • Полусинтетические жидкости (дисперсность на коллоидном уровне) наполовину состоят из минеральных масел. При смешивании их с водой получают раствор с содержанием активных веществ до 10 %.

В полусинтетических СОЖ хорошо выражены и охлаждающие, и смазывающие свойства, у синтетических — только охлаждающие. Для улучшения эксплуатационных характеристик добавляют присадки: антикоррозийные, противоизносные, противозадирные, антитуманные, антипенные.

Области применения разных СОЖ

Главные функции СОЖ — охлаждать и смазывать. Современные продукты из этой категории часто умеют намного больше, но вначале пойдет речь именно об их основном назначении.

Как и где используют масляные СОЖ

Они зарекомендовали себя в сложных условиях работы на металлорежущем оборудовании, где требуется увеличенная глубина резания на умеренной скорости. Часто они применяются при хонинговании, развертывании и сверлении.

Специалисты рекомендуют использовать их там, где нет технической возможности работать с водосмешиваемыми составами.

Продукты на основе масла используют для смазывания поверхностей металлозаготовок из бронзы, меди и латуни, в работе с углеродистыми сталями и чугуном.

Отличия в применении водорастворимых СОЖ

Охлаждающие свойства определяют использование СОЖ на водной основе. Они хорошо зарекомендовали себя там, где инструмент работает на высокой скорости, активно нагревается и ему требуется эффективное охлаждение.

Одну и ту же жидкость в разной концентрации можно использовать в разных режимах работы: в низкой концентрации при черновой обработке, а в высокой — при финишной. Минимальная походит для большинства шлифовальных операций.

Точные рекомендации можно узнать в технической спецификации, разработанной производителем.

Особенности выбора

Если под вашу задачу подходит масляная СОЖ, обратите внимание на такие ее признаки:

  • прозрачность. Чем она выше, тем лучше обзор на рабочем месте;
  • способность к туманообразованию. СОЖ с такими свойствами небезопасна для здоровья персонала (если не использовать СИЗ) и отрицательно влияет на обзор инструмента и заготовок на рабочем месте;
  • содержание хлора. Отсутствие этого компонента — хороший признак;
  • смазывающие характеристики. Чем лучше эти свойства, тем более качественной считается СОЖ.

Водорастворимые СОЖ подбираются с учетом технических условий металлообработки, вида оборудования, перечня технологических операций, особенностей подачи эмульсии на рабочую область и других критериев.

Для токарной обработки СОЖ выбирают с учетом скорости вращения инструмента и плотности металла. Также при высокой скорости вращения инструмента нужна жидкость с усиленными теплоотводящими свойствами. Так как в СОЖ содержится вода, обязательным компонентом является антикоррозионная присадка, а при работе с вязкими металлами (например, алюминий) — антизадирные вещества.

Если при фрезеровании используются фрезы с твердосплавными пластинами, используют полусинтетические СОЖ с выраженными охлаждающими и смазывающими качествами. Интенсивное охлаждение при этом противопоказано, так как может привести к термическим трещинам.

Для шлифовальных станков важно минимальное содержание легковоспламеняющихся компонентов и тех, которые вызывают образование пены и тумана. В процессе шлифования на рабочем месте образуется большое количество пыли и стружки, которые могут привести к образованию царапин на заготовке. В этом случае стоит обратить внимание на СОЖ с моющими характеристиками.

Марки и рейтинги отдельных наименований

Лидирующие позиции на рынке СОЖ сегодня занимают компании «Лукойл», Henkel, Blaser, Ratak, Shell, Mobil. Одни из них специализируются на этой категории товаров, для других это побочный, дополнительный продукт в ассортименте.

В СОЖ Лукойл Фрео МП 15 л характеристики оптимально подобраны для использования в современных обрабатывающих центрах, универсальных, токарных и фрезерных станках. Жидкость также является универсальной и представляет собой стабильную водную эмульсию с хорошей моющей способностью.

Рекомендуется применять ее в концентрации от 3 % до 8 % при шлифовании, токарной обработке, распиливании, резании, сверлении сталей, чугуна, алюминия, меди и их сплавов.

Главные преимущества — высокая степень очистки масел, отличные смазывающие характеристики, стабильность состава при хранении, низкая вероятность биопоражения, низкая способность к пенообразованию и слабая коррозийная агрессивность к металлам.

В СОЖ Ratak 6210 r характеристики не менее впечатляющие. Это биоустойчивая водосмешиваемая смазывающая жидкость на водной основе с добавлением масел.

При разведении образует стабильную полупрозрачную эмульсию, которая защищает режущий инструмент от износа и предотвращает развитие коррозии. Подходит для лезвийной обработки, сверления, нанесения резьбы, точного фрезерования сталей всех видов, цветных металлов и их сплавов.

Для разбавления концентрата допускается использование водопроводной воды без предварительной очистки. Для защиты от биопоражения в состав входит биоцид.

Планируете купить СОЖ для токарного станка по хорошей цене? Мы поможем вам с выбором продукции, которая подходит под ваши задачи, и предложим оптимальный по стоимости вариант. Сделайте выбор или обратитесь за помощь к специалистам компании Loc-Line по телефону 8 800 350 50 43 в г. Санкт-Петербург или по электронной почте info@loclinerus.ru.

Источник: https://loclinerus.ru/news/harakteristiki-sozh-obshhaya-informaciya/

Исследование влияния сож iia процесс взаимодействия инструмента ii заготовки при обработке металлов резанием

2.3.1. Смазывающие свойства СОЖ:  Улучшение смазывающих свойств СОЖ обеспечивает снижение сил трения

    Уравнение получено для случая контакта инструмента и заготовки по схеме, показанной на рис. 2.5., б, т.е.£=4 .

    Для случая, когда имеет место смешанная смазка, т.е. €>{ , уравнение (16) примет вид:

где }(£)>{ .

    В процессе исследований установлено: коэффициент О&ВгупаХ

(WMpHC-25a)-

    Таким образом, получено уравнение, устанавливающее связь между заданной стойкостью режущего инструмента (Ти) , допустимым износом

h , шероховатостью контактирующих поверхностей и

условиями контакта: граничное трение или смешанное.

    Разработанная методика позволяет нормировать вышеперечисленные параметры, исходя из условий эксплуатации режущего инструмента.

  

Рис. 2.5. Схема контакта поверхностей инструмента и заготовки при наличии СОЖ: а — инструмент без напыления; б — инструмент с напылением.

РОССИЙСКАЯ МОТЬКА

    2.3. Влияние функциональных свойств СОЖ на процесс резания

    В большинстве работ, опубликованных в российской и зарубежной печати, посвященных смазочно-охлаждающим жидкостям (СОЖ) для обработки металлов резанием, рекомендуется разработку новых более эффективных составов производить только по результатам их испытаний на металлорежущих станках.

    Такой метод подбора компонентов требует большого количества новой СОЖ (примерно 100 — 400 литров) для заливки в станок. Он предполагает, что специалист, занимающийся созданием нового состава, хорошо знает специфику различных операций обработки металлов резанием.

На наш взгляд, на первых этапах разработай нового состава СОЖ подбор компонентов целесообразно производить по их функциональным свойствам, что позволит привлечь к разработке СОЖ большой контингент специалистов, занимающихся синтезом новых присадок для автомобильных, авиационных масел, гидравлических жидкостей.

    Механизм действия СОЖ многообразен. Поэтому необходимы глубокие всесторонние исследования сложного комплекса различных явлений с использованием оригинальных методик и установок.

Специалисты по резанию металлов оценивают эффективность СОЖ для обработки металлов резанием по результатам их испытаний на металлорежущих станках.

В процессе сравнительных испытаний анализируется влияние СОЖ на стойкость инструмента, шероховатость обработанной поверхности, силу резания, остаточные напряжения, проверяется возможность увеличения режимов резания.

    В настоящее время нет общепризнанной теории, объясняющей многочисленные аспекты механизма действия СОЖ. Исследование сложных и многообразных процессов, происходящих в зоне резания, затрудняют большие градиенты температур и давлений в тонких поверхностных слоях, высокие скорости деформаций.

    Различают технологические, функциональные, санитарно- гигиенические, эксплуатационные, экологические свойства.

Технологичс- ске свойства СОЖ оценивают по выходным показателям процесса обработки детали на металлорежущих станках: минимально допустимому машинному времени, качеству поверхности обработанной заготовки, износу режущего инструмента и т.п.

Экологические свойства СОЖ влияют на окружающую среду, при этом учитывается возможность их регенерации и утилизации.

    Функциональные свойства — режущие, смазывающие (противоиз- носные, противозадирные), смачивающие, проникающие, охлаждающие, моющие, антикоррозионные — проявляются в:

    • уменьшении износа инструмента и сил резания (смазочное действие);
    • снижении прочности поверхностных слоев обрабатываемого металла (режущее действие — эффект П. А. Ребиндера);
    • проникновении в зону резания (проникающие);
    • снижении температуры заготовки и инструмента (охлаждающее действие);
    • удалении продуктов резания и износа из зоны обработки (моющее действие);
    • уменьшении амплитуды и частоты колебаний инструмента и заготовки (демпфирующее действие);
    • предотвращении коррозии заготовки и деталей металлорежущих станков (антикоррозионное действие).

    Разработчикам новых составов лете ориентироваться не на технологические, а на функциональные свойства СОЖ, так как их можно оценить не только в процессе обработки заготовок на станках, но и косвсн- ным образом — на приборах и установках, позволяющих без снятия стружки моделировать процессы, происходящие в зоне резания.

    Количественная оценка целого ряда функциональных свойств на модельных установках регламентируется в России и за рубежом специальными стандартами.

Проведение достоверных испытаний функциональных свойств СОЖ является важным этапом процесса направленного выбора высокоэффективных составов.

К сожалению, в большинстве печатных работ по СОЖ, или вообще не рассматриваются их функциональные свойства или отсутствуют сведения об их количественной оценке — приводятся лишб качественное описание влияния функциональных свойств на процесс обработки.

    Следует отметить, что значительная часть исследователей и фирм, занимающихся разработкой новых составов масел, например, для двигателей или коробок передач, отрицательно относится к возможности ранжирования масел по результатам модельных испытаний. Однако до 70 процентов опубликованных работ содержат результаты таких испытаний, проведенных на этапе предварительных исследований [83].

    2.3.1. Смазывающие свойства СОЖ

    Улучшение смазывающих свойств СОЖ обеспечивает снижение сил трения опорной поверхности стружки о переднюю поверхность инструмента и задних поверхностей инструмента о заготовку, снижает общее количество тепла, которое выделяется при резании.

    Смазывающее действие СОЖ препятствует наростообразованию на рабочих поверхностях инструмента, в результате чего снижается шероховатость обрабатываемой поверхности заготовки, повышается точность обработки.

В качестве примера приведем работу [68], объясняющую более высокую эффективность рекомендуемого состава СОЖ противоиз- носным действием химически-активных компонентов, которые, «создавая устойчивые защитные пленки на рабочей поверхности инструмента, снижают абразивный и адгезионный износ».

Практика показывает, что чем больше скорость резания и толщина среза, тем ниже положительное влияние СОЖ на процесс стружкообразования.

    Механизм смазывающего действия СОЖ подробно рассмотрен в работах [4 — 7).

Суть смазывающего действия СОЖ состоит в уменьшении реакционной способности образуемых в процессе резания ювенильных поверхностей; снижении количества и прочности адгезионных связей между контактирующими поверхностями; в уменьшении площади (длины) контакта стружки с передней поверхностью инструмента и в образовании граничной пленки, защищающей поверхность контакта обрабатываемого и инструментального материалов от физико-химической и механической деструкции.

    Значительный вклад в научное понимание физики явлений трения и изнашивания внесли российские ученые В.Д. Кузнецов, И.В. Крагельский, Б.И. Костецкий, А.С. Ахматов, Н.А. Буше, Н.Н. Давиденков, Ю.С. Терми- насов, И.А. Буяновский, а за рубежом — Д. Арчард, Ф. Боуден, Д. Тейбор, Т. Кун и др.

    При резании металлов схватывание инструментального и обрабатываемого материалов приводит к изменению условий взаимодействия инструментального и обрабатываемого материала, к большим пластическим деформациям обрабатываемого металла, как менее прочного из контакти- руемых тел, к росту микронеровностей ухудшению качества обработанной поверхности. Отметим, что при трении деталей машин схватывание может привести к их поломке.

    Задача антифрикционных присадок — снизить коэффициент трения в условиях граничной и эластогидродинамической смазок. Модификаторы трения отличаются от противоизносных присадок, хотя некоторые модификаторы совмещают функции и тех и других продуктов.

    Улучшение противозадирных свойств СОЖ стабилизирует процесс наростообразования, уменьшает величину нароста, прочность и силу его сцепления с инструментом.

    Для «легких» условий резания в СОЖ могут использоваться модификаторы трения-соединения, образующие на поверхности контакта ин- струмент-заготовка мономолекулярный слой с очень длинными радикалами. Причем эти радикалы обладают свойством легко деформироваться в направлении приложения силы трения.

    В качестве антифрикционных присадок используют предельные кислоты, спирты и амины, графит, дисульфид молибдена и некоторые другое вещества. Графит и дисульфид молибдена практически не используются в СОЖ, так как они не растворимы в масле и при длительном хранении могут выпасть в осадок.

    Реализация смазывающих свойств СОЖ при резании металлов в диапазоне практически применяемых режимов резания в условиях, когда на значительной части контактных поверхностей происходят процессы схватывания, рассмотрена в работах [5,31].

    При повышении смазочных свойств СОЖ улучшаются следующие параметры обработки:

  • уменьшается шероховатость и волнистость обработанной поверхности заготовки;
  • стабилизируется процесс наростообразования, уменьшается размер нароста, прочность и сила его сцепления с инструментом;
  • снижаются фрикционный нагрев и температура в зоне резания, силы трения и расход энергии;
  • увеличивается стойкость инструмента вследствие уменьшения износа и задира лезвийного инструмента;
  • возрастает производительность обработки.

    Однако увеличение смазывающих действий СОЖ может иметь и отрицательные последствия в тех случаях, когда:

  • введенные присадки усиливают коррозийно-механическое изнашивание инструмента;
  • нарост оказывает защитное действие (например, при обработке сталей на сравнительно невысоких режимах резания инструментами из быстрорежущей стали);
  • в зоне контакта инструмент-деталь образуются граничные пленки, которые имеют более высокую прочность, чем металл заготовки. Это приводит к возрастанию сил резания;
  • увеличивается количество зерен, скользящих по обрабатываемой поверхности и не участвующих в процессе резания, при внутреннем шлифовании в условиях недостаточной жесткости технологической системы. Это снижает производительность и качество алмазно-абразивной обработки.

    Силу трения на поверхностях контакта инструмент-деталь можно рассчитать по формуле Боудена-Тейбора:

где FM — сила трения на поверхности контакта;

    а — доля от общей поверхности, на которой осуществляется

    металлический контакт;

    Fc — сила трения на площадях контакта с граничной пленкой.

    В случае образования нароста на рабочих поверхностях инструмента создается дополнительная сила сопротивления Fnf, связанная с «пропахиванием» поверхности заготовки. Таким образом, в условиях наросто- образования сила трения будет определяться по формуле:

        FT =F,/z+Fc(\-a)+Fnp(19)

    Добавление поверхностно-активных веществ (ПАВ) и химически- активных компонентов в СОЖ изменяет влияние функциональных свойств.

    В общем случае сила трения fjp при наличии СОЖ описывается уравнением [24]:

        /тр =$птп+ Sy Ту + Snprnp э (20)

где Sn — площадь контакта инструмента и заготовки, покрытая граничной пленкой;

    гп — среднее напряжение сдвига граничной пленки;

Источник: https://www.yaneuch.ru/cat_33/issledovanie-vliyaniya-sozh-iia-process/2933.330676.page6.html

СОЖ. Все о смазочно-охлаждающей жидкости

2.3.1. Смазывающие свойства СОЖ:  Улучшение смазывающих свойств СОЖ обеспечивает снижение сил трения

При обработке металлов резанием или пластическим деформированием происходит выделение большого количества теплоты.

В результате нагревания рабочего инструмента и поверхности заготовки ухудшается качество обработки, повышается износ дорогостоящего инструмента и оснастки, изменяется структура поверхностных слоев металла заготовки. Это, в свою очередь приводит к снижению рабочих свойств и качеству конечных изделий.

Для предотвращения перечисленных проявлений и повышения качества обработки поверхности заготовки применяют специальные охлаждающие технические средства — СОТС.

По агрегатному состоянию СОТС делятся на газообразные, жидкие, твердые.

Наибольшее распространение получили жидкие СОТС — смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ).

Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) – специальная субстанция, используемая при работе станков по обработке металла. Каждый технологический процесс токарного или фрезерного станка сопровождается трением, которое может привести к деформации обрабатываемой детали, поломке дорогостоящего станка или его части, изменению механических свойств металла. 

Основное предназначение СОЖ для металлообработки — разделение поверхностей, подвергающихся трению, и снижение температуры инструмента.

Эта жидкость образует смазочную пленку на рабочих поверхностях, которая снижает силу трения и силу, необходимую для резания.

Введение в состав продукта особых присадок упрощают процесс резания – молекулы жидкости быстро проникают в микротрещины на поверхности металла и как бы вбивают клин между его частицами.

Состав рецептуры большинства СОЖ для металлообработки примерно одинаков.  В продуктах разных производителей и названий меняется лишь концентрация того или иного вещества или присадка, нужная конкретному процессу или металлу.

 Эффективная СОЖ для станков включает в себя: 

  • смазки из натуральных или синтетических масел,
  • присадки, обладающие различными эксплуатационными свойствами,
  • вещества, препятствующие расслоению смазочно-охлаждающих жидкостей на фракции,
  • антикоррозионные и износоснижающие компоненты,
  • добавки, снижающие пенообразование и агрессивность по отношению к обрабатываемым металлам.

Присадки – важная составляющая СОЖ для металлообработки. Имея совсем небольшую концентрацию, они позволяют значительно улучшить качество и эффективность работы с металлом.

  Присадки различного назначения выполняют несколько важных функций: 

  • повышают стойкость металлов к коррозии,
  • противодействуют износу благодаря снижению износа рабочих поверхностей инструмента,
  • не дают образовываться задирам на поверхности металлической заготовки в процессе обработки,
  • предотвращают образование пены, снижающей качество СОЖ, и появление масляного тумана, который вредно действует на кожу и дыхательные органы рабочего персонала.

  • охлаждение режущего инструмента, нагревающегося при работе, и увеличение его срока службы,
  • повышение качества обработки поверхности металла,
  • удаление с рабочих поверхностей пыли, грязи, металлической стружки и т. д.,
  • смазывание зоны трения для повышения ресурса резцов, снижения коэффициента трения и выделения теплоты.
  • повышение производительности станка за счет увеличения скорости, улучшения качества и точности обработки.

К каждому технологическому процессу нужна СОЖ, свойства которой максимально будут отвечать специфике материала и характеристикам станка.
Обычно в металлообрабатывающем производстве используется несколько видов СОЖ для металлообработки:

  • масляная СОЖ. Ее основа – минеральное или синтетическое масло. Для получения особых свойств жидкости в состав вводят присадки. Такие СОЖ отлично смазывают поверхности, но плохо снижают температуру, поэтому используются для мягких металлов при несложных работах.
  • водосмешиваемая СОЖ – в составе этих жидкостей могут быть спирты, эмульгаторы, масла, электролиты, присадки и т. д. Хорошо охлаждает инструменты и металлы, но обладают скромными смазывающими характеристиками,
  • минеральная СОЖ – производится из нефтяных продуктов, используется преимущественно для работы фрезерных и токарных станков для резания стали,
  • синтетическая и полусинтетическая СОЖ – эти виды смазочно-охлаждающих жидкостей изготавливаются на основе смеси водорастворимых полмиров с добавлением поверхностно-активных веществ, ингибиторов, биоцидов и т.д.
  • эмульсии СОЖ – составы с большей, по сравнению с водосмешиваемыми, концентрацией дисперсных компонентов. Такие жидкости имеют отличные смазывающие и противоизносные характеристики.

 Кроме состава, СОЖ можно классифицировать и по другим критериям, например: 

  • по способу приготовления или составления рабочей жидкости различают эмульсолы – готовые жидкости, в составе которых есть присадки, мешающие расслоению, – и концентраты СОЖ, смешиваемые с водой перед использованием для получения эмульсий СОЖ,
  • масляные СОЖ могут различаться по вязкости, температуре вспышки, кислотному числу и т.д.
  • полуторапроцентный раствор кальцинированной соды в кипяченой воде (для чернового обтачивания),
  • вода, тринатрийфосфат и тринит натрия – повышает антикоррозийную стойкость,
  • вода, эмульсол и сода – обеспечивает обтачивание высокого качества,
  • масло (индустриальное и льняное) и керосин – для высокоточной работы дорогостоящими резцами,
  • сульфофрезол и керосин – для глубокого сверления металла,
  • керосин – при работе с алюминием и его сплавами.

Обработка металла давлением также требует применения СОЖ для металлообработки, но такие материалы должны обладать особыми свойствами.

Металлообработка давлением характеризуется значительными усилиями и невысокой скоростью скольжения между деталью и инструментом, поэтому СОЖ должна быть достаточно вязкой, стойкой к расслоению при высоких температурах.

Зачастую в составе таких жидкостей содержится тонкочешуйчатый графит, который минимизирует трение в зоне пластической деформации.

Особые смазочно-охлаждающие материалы применяются также при работе с алюминием и его сплавами. Этот металл имеет свойство налипать на поверхности режущего инструмента, с которыми соприкасается.

По этой причине СОЖ для алюминия должны обеспечивать высокое качество чистовой обработки заготовки.

При работе с алюминием обычно используются эмульсии СОЖ на основе жирных кислот и вещества с этиленгликолем или глицерином.

1. Определить рабочий металл и его особенности. Каждый металл или сплав имеет свои специфические особенности в обработке, что влечет за собой тщательный подбор СОЖ. Жидкость, подходящая для стали, будет неэффективна при работе с алюминием и т. д.

2. Выбрать концентрацию СОЖ. Низкая концентрация ухудшит производительность станка, а слишком высокая может навредить здоровью работников и привести к вспениванию жидкости. Необходимая концентрация достигается путем добавления в воду небольшими порциями концентрата СОЖ при тщательном перемешивании.

3. Следить за совместимостью смазки станка и СОЖ.

4. Контролировать расход эмульсии СОЖ — он должен быть не меньше 10-15 литров в минуту (независимо от состава).

5. Использовать эмульсию СОЖ сразу же, в начале работы, не дожидаясь, пока резец нагреется,

6. Подавать СОЖ в места максимально высокой температуры – туда, где идет процесс образования стружки.

7. Не применять СОЖ для обработки хрупких металлов – мелкая крошка этих материалов, смешиваясь с СОЖ, забивается в узлы и агрегаты, тем самым портя дорогое оборудование.

Перед применением готовая жидкость или концентрат СОЖ тщательно перемешивается с водой, при этом необходимо концентрат СОЖ добавлять небольшими порциями в воду. Если добавлять в обратной последовательности –  воду вливать в концентрат СОЖ, – то эмульсия может не получиться из-за расслоения жидкостей, образования крупных капель нерастворившегося  концентрата.

Необходимо проанализировать состав (рецептура каждой СОЖ должна соответствовать ГОСТу), ввести присадки при необходимости и заправить в аппарат непрерывной подачи. Хранение возможно в специальных емкостях при установленных температуре и влажности. После работы эмульсию СОЖ нужно очищать от загрязнений, а жидкости, не подлежащие очистке, утилизируют по правилам производства.

На видео показаны некоторые требования к приготовлению эмульсии СОЖ из концентрата.

Возврат к списку

Источник: https://vils.ru/articles/sozh-vse-o-smazochno-okhlazhdayushchey-zhidkosti/

Применение смазочно-охлаждающих технологических средств при резании материалов

2.3.1. Смазывающие свойства СОЖ:  Улучшение смазывающих свойств СОЖ обеспечивает снижение сил трения

Смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС) широко используют в механообработке для улучшения обрабатываемости материалов и применяют в виде жидкостей, газов, консистентных (пластичных) и твердых смазок. Из них наибольшее применение получили жидкие СОТС, которые принято называть смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ).

На процесс резания СОЖ влияют главным образом через смазывающее, охлаждающее и моющее действия.

Смазывающему действию СОЖ должно предшествовать проникновение среды на контактные площадки инструмента и заготовки.

Согласно последним исследованиям поступление СОЖ в контактную зону может происходить но следующим схемам (рис. 6.9):

  • а) через сеть капилляров между поверхностями заготовки и инструмента;
  • б) через полости, возникающие при периодических срывах нароста;

Рис. 6.9. Схемы поступления СОТС в контактную зону при резании

(В.Н. Латышев):

а — через сеть капилляров между поверхностями заготовки и инструмента; б — через полости, возникающие при периодических срывах нароста; в — при нарушении сплошности контакта между поверхностями заготовки и инструмента; г — путем диффузии через трещины и другие дефекты в стружке в) при нарушении сплошности контакта между поверхностями заготовки и инструмента, вызванного колебаниями;

г) путем диффузии через трещины и другие дефекты, возникающие при образовании стружки в процессе пластической деформации.

Несмотря на малые размеры капилляров (1…4 мкм), на низких и средних скоростях резания обеспечивается постоянное поступление в зону резания ионов и молекул СОЖ и ее паров.

При резании на высоких скоростях и с большими подачами условия проникновения СОЖ ухудшаются из-за резкого роста контактных давлений и температуры, при этом смазочный материал поступает в зону резания в виде паров — продуктов разложения СОЖ.

Благоприятные условия для проникновения СОЖ создает высокая реакционная способность новых, свежеобразованных (ювенильных) поверхностей стружки и заготовки, которые как насос притягивают молекулы и ионы смазывающих материалов.

При этом проникающая способность СОТС зависит от размеров молекул и ионов, а также от их способности адсорбироваться (концентрироваться) на трущихся поверхностях.

Наибольшую проникающую способность имеют ионы галогенов (хлора, брома, фтора, йода) и молекулы некоторых органических кислот (олеиновой, стеариновой и др.).

Смазывающее действие СОЖ проявляется за счет образования пленок на поверхностях трения, которые по своей природе могут быть физическими, образуемыми за счет молекулярной адсорбции, или химическими — за счет химических реакций с вновь образуемыми поверхностями стружки и заготовки. Эти тончайшие пленки снижают силы трения, ослабляют или экранируют адгезионное взаимодействие между инструментом, стружкой и заготовкой, что приводит к снижению износа инструмента и уменьшению шероховатости обработанной поверхности.

Смазывающее действие СОЖ вызывает уменьшение шероховатости обработанной поверхности.

Поэтому жидкости, обладающие повышенным смазывающим действием, используют на чистовых операциях, при резании на малых скоростях, а также на высоких скоростях, например, при использовании инструментов с выглаживающими элементами, таких как сверла и развертки одностороннего резания [12, 32]. В этих случаях используют масляные СОЖ с противоизносными и противозадирными присадками (S, Cl, Р). Водные эмульсии на этих операциях из-за возникновения вибраций, как правило, не применяют.

Охлаждающее действие СОЖ заключается в отводе теплоты резания от наиболее нагретых участков инструмента и заготовки путем конвективного теплообмена, г.е. теплообмена, связанного с движением жидкости и ее теплопроводностью.

При этом теплоотвод проявляется тем эффективнее, чем выше теплопроводность, удельная теплоемкость, смачиваемость СОЖ и чем выше скорость ее движения через зону резания.

При правильном выборе способа подвода СОЖ температуру резания можно снизить на 100.. .200 °С.

Моющее действие СОЖ заключается в удалении из зоны резания продуктов износа инструмента и заготовки в виде твердых частиц карбидов, мелкой стружки и т.п., усиливающих абразивный износ инструмента и повышающих шероховатость обработанной поверхности.

Моющее действие улучшается за счет введения в СОЖ эмульгаторов — поверхностно-активных веществ (ПАВ), уменьшающих поверхностное натяжение жидкости. Молекулы СОЖ при этом активно обволакивают удаляемые частицы, препятствуют их слипанию и, тем самым, облегчают их удаление из зоны резания.

Особое значение моющему действию СОЖ придается при абразивной обработке и резании хрупких материалов.

Кроме указанных трех основных свойств, СОЖ должны: 1) обладать стабильностью при хранении и эксплуатации; 2) не вызывать коррозию деталей станка, инструмента и заготовки; 3) не разлагаться под действием бактерий; 4) не оказывать вредного воздействия на окружающую среду и здоровье рабочих. Для этого в состав СОЖ вводят антикоррозионные, иротивоизносные, противозадирные, антипенные, бактерицидные и другие присадки.

Все СОЖ по физико-химическим особенностям основы делятся на водные и масляные.

Водные СОЖ обладают наилучшим охлаждающим действием, однако их смазывающее действие выражено слабо. Кроме того, эти СОЖ могут вызывать сильную коррозию деталей станков, инсгрументов и заготовок.

Водные СОЖ применяют при обработке металлов с высокими скоростями резания и большими контактными напряжениями, т.е. там, где охлаждение играет первостепенную роль (точение, сверление, шлифование и др.

).

Водные СОЖ подразделяют на четыре группы: 1) растворы электролитов; 2) масляные эмульсии; 3) синтетические СОЖ; 4) полусинтегические СОЖ.

Растворы электролитов представляют собой растворы солей неорганических кислот (соды, буры, хлористого калия, натрия и др.) концентрацией не более 2 % во избежание выпадения твердых минеральных отложений.

Растворы электролитов прозрачны, и поэтому их применяют на операциях, требующих визуального контроля над процессом резания.

Они обладают высокой охлаждающей способностью, снижают коррозионную агрессивность и улучшают функциональные свойства воды.

Масляные эмульсии изготавливают на основе концентрата, называемого эмульсолом, который состоит из масляной основы, эмульгатора, а также большого числа противоизносных, противозадирных и других присадок.

Масляная основа эмульсола представляет собой смесь различных минеральных масел, например, индустриального, объемом до 70…85 %. Эмульгаторы предотвращают слипание капель масла и играют роль смазочных веществ и ингибиторов (замедлителей) коррозии.

Это хорошо растворимые в воде мылообразные продукты или минеральные высокодисперсные порошки, способствующие прилипанию и закреплению капель масляной основы. В качестве ингибиторов коррозии используют, например, кальцинированную соду, гринатрийфосфат и др.

последних в эмульсии составляет 0,5…5,0 %. Для защиты от микроорганизмов в СОЖ добавляют бактерицидные присадки (до 0,05…0,15 %).

В целом водные эмульсии обладают хорошим охлаждающим и частично смазывающим свойствами. В зависимости от характера операции эмульсии изготавливают с разной концентрацией эмульсола (от 0,05 до 20,0 %). В механообработке наиболее распространенными являются эмульсолы марок ЭТ-2, НГЛ-205, Аквол, Ук- ринол и др.

В настоящее время при лезвийной обработке высоколегированных, жаропрочных и коррозионно-стойких сталей в водные СОЖ часто вводят полимерные высокомолекулярные соединения с определенными заранее заданными свойствами. Разработано несколько марок нолимерсодержащих СОЖ, таких как МХО-60, МХО-65 и др.

, содержащих, кроме обычного эмульсола ЭТ-2, латекс поливинилхлорида, триэтаноламин и др.

При их использовании в зоне резания иод воздействием температуры и давления происходит разрушение полимера с образованием различных активных продуктов, которые взаимодействуют с обрабатываемым и инструментальным материалами.

Основными компонентами синтетических СОЖ являются водорастворимые органические вещества, в основном поверхностно- активные вещества (ПАВ), при отсутствии в их составе минерального масла. Это прозрачные растворы, обладающие стабильными свойствами.

В состав полусинтетических СОЖ входят маловязкие минеральные или синтетические масла, органические жидкости и водорастворимые полимеры. Такие СОЖ называют микроэмульсиями, гак как они обладают высокой степенью дисперсности (измельчения), увеличивающей их проникающую способность.

Масляные (углеводородные) СОЖ состоят из минерального масла, к которому добавляют специальные присадки различного назначения, улучшающие их свойства.

Достоинствами масляных СОЖ являются хорошие смазывающие и антикоррозионные свойства, недостатками — низкая (в 5…

8 раз ниже, чем у водных СОЖ) охлаждающая способность, теплопроводность и теплоемкость, высокая себестоимость и повышенная пожароопасность.

Поэтому масляные СОЖ применяют в основном на операциях, характеризуемых большими контактными давлениями и малым тепловыделением, требующих смазывающего действия СОЖ (резьбонарезание, протягивание, зубона- резание, глубокое сверление).

Одной из важнейших характеристик масляных СОЖ является их вязкость. При этом чем ниже вязкость СОЖ, тем лучше она проникает в зону резания и тем выше ее моющее и охлаждающее действия.

Эффективность масляных СОЖ также связана с их химической активностью, г.е. способностью создавать на трущихся поверхностях смазочные пленки.

Последние образуются в результате взаимодействия ювенильных поверхностей инструмента и стружки с химически активными молекулами, например, кислорода, йода, хлора и др.

Эти пленки уменьшают силы трения, а также адгезионный и диффузионный износы режущего клина.

Химическую активность СОЖ можно регулировать за счет введения в жидкость антифрикционных, противоизносных и противозадирных присадок.

В качестве антифрикционных присадок используют ПАВ, технические масла и жиры, коллоидные дисперсии графита и дисульфида молибдена. жировых добавок составляет 0,5…

0,25 %, и они способствуют повышенному смачиванию поверхности инструмента и образованию адсорбционных смазывающих пленок, уменьшающих трение при небольших нагрузках и температурах.

Противоизносные присадки снижают износ режущих инструментов за счет образования химических пленок. В качестве таких присадок чаще всего используют фосфорорганические соединения (0,15…5,0%).

Противозадирные присадки за счет образования пленок, выдерживающих высокое давление, предотвращают схватывание поверхностей режущих инструментов с поверхностями стружки и заготовки и уменьшают износ инструментов при высоких температурных и механических нагрузках. В состав противозадирных присадок входят вещества, содержащие серу, хлор, фосфор, йод и др. в количестве от 0,5 до 3 %.

Для стабилизации масляных СОЖ применяют антиоксиданты. Для уменьшения теплообразования, ухудшающего охлаждающее действие СОЖ, добавляют антииенные присадки, а для уменьшения образования тумана, ухудшающего условия работы и увеличивающего расход СОЖ, вводят антигуманные присадки.

Основным компонентом масляных СОЖ являются масла: минеральные (до 70…90 %), индустриальные (И-5А, И-20А) и авиационные (МС-8, МС-14 и др.). В качестве дополнительных компонентов применяют технические растительные масла (рапсовое, касторовое, подсолнечное и др.) и в малых количествах технические животные жиры, которые в основном используются для получения олеиновой кислоты.

Основу современного ассортимента масляных СОЖ составляют жидкости серий МР, ОСМ и ЛЗ и др.

На эффективность СОЖ большое влияние оказывает также способ ее подачи в зону резания. Наиболее часто применяют три способа подачи СОЖ (рис. 6.10): 1) поливом; 2) напорной струей со стороны задней поверхности инструмента; 3) через отверстия в инструменте.

Способ подачи СОЖ поливом наиболее прост, но и наименее эффективен. Он характеризуется большим расходом жидкости, разбрызгиванием и нагревом СОЖ. Образующаяся в этом случае паровая «подушка» при испарении значительно уменьшает охлаждающее действие жидкости.

Способ подачи СОЖ напорной струей более эффективен, чем поливом. В этом случае СОЖ подается под давлением 2…3 МПа через насадку с отверстием диаметром 0,3…0,5 мм непосредственно к наиболее нагретым участкам инструмента с высокой скоростью струи (40.. .50 м/с). Благодаря этому улучшаются условия

Рис. 6.10. Способы подачи СОЖ в зону резания:

а — поливом сверху; б — напорной струей со стороны задней поверхности; в — через отверстие в инструменте проникновения СОЖ в зону резания. При этом, испаряясь, СОЖ интенсивно отводит теплоту резания благодаря высокой скорости протекания через зону резания.

Применение такого способа охлаждения позволяет, например, при точении коррозионно-стойкой стали повысить стойкость быстрорежущих резцов в 5…7 раз при малом расходе СОЖ (0,3…0,5 л/мин) [34]. К числу недостатков охлаждения напорной струей следует отнести необходимость создания специальных устройств для подачи СОЖ и ее тонкой очистки, а также высокий уровень шума.

Этот способ подачи СОЖ применяется сравнительно редко и, главным образом, на специальных станках при резании труднообрабатываемых материалов.

Напорная подача СОЖ в зону резания осуществляется через внутренние отверстия в самом инструменте. Особенно высокий эффект достигается при работе концевых инструментов для обработки отверстий (сверла, зенкеры, развертки, метчики).

При этом обеспечивается не только хорошее проникновение СОЖ, но и надежное удаление стружки, несущей основную долю теплоты резания. Однако в этом случае вырастает стоимость изготовления таких инструментов и увеличивается разбрызгивание СОЖ.

Это требует герметизации зоны обработки и применения специальных насосных станций.

Из-за больших затрат на СОЖ, ее утилизацию и очистку от нее стружки в последние годы наметилась тенденция по экономичному ее использованию или отказу от ее применения («сухая обработка») там, где это возможно (см. гл. 3).

Если применение «сухой обработки» невозможно, например при сверлении, то используют распыленные СОЖ, которые получают путем смешивания жидкости с воздухом или инертными газами, подаваемыми под большим давлением. При этом в качестве жидкости обычно используют минеральные масла или эмульсии, подаваемые с расходом 20…30 г/ч.

Распыленная жидкость имеет лучшую проникающую и охлаждающую способность, но требует специальных устройств для ее подачи и удаления из зоны резания.

Исследование влияния грех видов СОЖ (эмульсия, масляная и вода) и двух способов подачи (напорный, поливом) на основные характеристики процесса резания при точении сталей, выполненное Б.М. Орловым, показало, что наиболее эффективным является подвод СОЖ напорной струей со стороны задней поверхности резца.

При этом подача воды по сравнению с резанием без применения СОЖ снижает температуру резания в зоне активного нарос- гообразования (v < 60 м/мин) на 400 °С, эмульсии - на 200 °С, а масляной СОЖ - на 100 °С (рис. 6.11). За зоной наросгообразова- ния (v > 60 м/мин) это влияние менее заметно (снижение температуры находится в пределах 50… 100 °С).

Если СОЖ подается поливом, то даже такая сильная охлаждающая среда, как вода, снижает температуру очень слабо, примерно на 50.. .80 °С.

Исследование Б.М. Орлова влияния напорного охлаждения на усадку стружки показало, что экстремальные точки типичной кривой зависимости усадки от скорости резания из-за уменьшения температуры резания сдвигаются в сторону больших скоростей и

Рис. 6.11. Влияние напорного охлаждения на температуру резания 0 при точении стали 30 (.V = 0,43мм/об, t = 2 мм, г = 0,3 мм, у = 0°, ф = 70°):

1 — без СОЖ; 2 — масляная СОЖ типа МР-7; 3 — эмульсия (5 %-ный раствор эмульсола ЭТ-2); 4 — вода

Рис. 6.12. Влияние напорною охлаждения на усадку К стружки при точении стали 30 (л = 0,43мм/об, t = 2 мм, г = 0,3 мм, у = 0°, ср = 70°):

  • 1 — без СОЖ; 2 — масляная СОЖ типа МР-7;
  • 3 — эмульсия (5 %-ный раствор эмульсола ЭТ-2); 4 — вода

попадание максимумов усадки на кривую без охлаждения очевидно связано не только с охлаждающим действием СОЖ, а и с непосредственным влиянием скорости резания на высоту нароста (рис. 6.12). При резании за зоной наростообразования (v > 60 м/мин), когда нарост отсутствует, влияние СОЖ практически исчезает. Аналог ично выглядят и зависимости для составляющих силы резания.

Таким образом, это исследование показало, что СОЖ не устраняет наросгообразование, как утверждается некоторыми исследователями, а наоборот, способствует расширению зоны его образования на большие скорости резания.

При этом уменьшение шероховатости, глубины и степени наклепа в области наростообразования объясняется стабилизацией формы нароста и увеличением фактического переднего угла при напорной подаче СОЖ.

Что касается влияния СОЖ на обрабатываемость материалов, то даже при подаче эмульсии поливом, несмотря на небольшое снижение температуры при резании сталей 45 быстрорежущими резцами, коэффициент обрабатываемости увеличивается на 20… 30 % (/ц,б = 1,2… 1,3). При напорном охлаждении этот эффект существенно возрастает и тем сильнее, чем более труднообрабатываемый материал подвергается обработке резанием.

Далее кратко рассмотрим другие виды СОТС.

Газообразные СОТС по сравнению с жидкостями обладают высокой проникающей способностью и поэтому находят применение при резании с большими скоростями и подачами. Их применяют в основном в смеси с СОЖ, распыленными в виде аэрозолей, либо в виде активных (углерод, углекислый газ) или инертных (азот, аргон) газов. При этом наиболее дешевым и доступным газообразным СОТС является воздух.

Пластичные СОТС применяют в виде консистентных смазок. Они занимают промежуточное положение между маслами и твердыми СОТС и состоят из двух компонентов: жидкой основы (масло) и загустителя (5…30 %), в ячейках которого удерживается масло.

Типы загустителей: мыльные, углеводородные (парафин), неорганические (силикагель) и органические (красители, полимеры и др.). Пластичные смазки лучше жидких смазок удерживаются на поверхностях при тяжелых режимах трения в основном при обработке давлением.

При резании они применяются весьма ограниченно из-за трудностей введения в зону резания, невозможности сбора, очистки и повторного использования.

Поэтому пластичные смазки применяют в основном на ручных операциях с низкими скоростями резания путем периодического смазывания инструмента кистью, шприцами и г.п., например, при нарезании резьбы метчиками и плашками, развертывании, полировании и др.

Твердые СОТС (тальк, графит, дисульфид молибдена, воск, парафин и др.) применяют в основном в качестве наполнителей жидких и пластичных СОТС.

В чистом виде твердые СОТС применяют крайне редко, например, при обработке отверстий малого диаметра, при нарезании резьбы в металлах, склонных к налипанию на инструмент.

Твердые СОТС обеспечивают низкий коэффициент трения (для графита yip = 0,04, для дисульфида молибдена У1р = 0,03) и выдерживают высокие температуры и давления.

Капсулированные СОТС представляют собой набор отдельных мелких, размером от нескольких микрометров до 1…2 мм и более частиц-капсул. Последние состоят из СОТС, заключенного, например, в желатиновую оболочку.

Для улучшения смазочного действия СОТС в их состав в качестве присадок вводят трибоактивные (от греч. tribos — трение) элементы (сера, фосфор, йод). Для придания капсулам направленного движения в сторону режущей кромки инструмента в их оболочку вводят магнетит FeO.».

В результате действующая магнитная сила всегда направлена в сторону пространственной неоднородности магнитного поля, которую при резании представляет режущая кромка инструмента.

При определенном механическом или термическом воздействии путем диффузии сквозь оболочку капсулы СОТС высвобождается и попадает на поверхности трения. Капсулированные СОТС позволяют значительно упростить их утилизацию и сократить расход.

Многофункциональные СОТС объединяют свойства гидравлической жидкости, обычной СОЖ и раствора для очистки заготовок. В результате их использования детали после лезвийной обработки остаются совершенно чистыми.

Источник: https://ozlib.com/811640/tehnika/primenenie_smazochno_ohlazhdayuschih_tehnologicheskih_sredstv_rezanii_materialov

12.1. Теоретическая часть

2.3.1. Смазывающие свойства СОЖ:  Улучшение смазывающих свойств СОЖ обеспечивает снижение сил трения

РАБОТА12. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕОСНОВЫ

ПРИМЕНЕНИЯСМАЗОЧНО-

-ОХЛАЖДАЮЩИХЖИДКОСТЕЙ (СОЖ)

ПРИОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Цельработы– экспериментально исследоватьповерхностные явления, определяющиеосновные физико-химические особенностидействия СОЖ в обработке металлов исплавов для рационального подбора иприменения высокоэффективных СОЖ вметаллооб-работке.

12.1.1.Смазочные материалы, используемые приобработке металлов и сплавов. Современныесмазочно-охлаждающие технологическиесреды (СОТС) – это неотъемлемая частьвсего комплекса средств, обеспечивающихэффективную эксплуатацию металлорежущегооборудования.

Клюбым смазочным материалам предъявляютсятребования: образование надежныхмасляных пленок на трущихся поверхностях;способность отвода тепла и выносапродуктов износа из зоны трения; защитаметалла от вредного воздействия внешнейсреды; химическая стабильность; отсутствиекоррозионной активности; минимальнаятоксичность и дешевизна.

Взависимости от исходного сырья различаютследующие СОТС (табл. 12.1).

Смазочно-охлаждающиежидкости издавна находят применениепри обработке деталей на металлорежущихстанках.

При резании со смазкой иохлаждением достигается многократноеувеличение стойкости режущих инструментов,улучшается чистота поверхности иповышается точность обработанныхдеталей, уменьшаются силы резания ирасходуемая мощность, обеспечиваетсянадежное удаление стружки из зонырезания.

Все это способствует увеличениюпроизводительности труда, снижениюсебестоимости и улучшению качествапродукции. Более того, есть многоопераций, которые вообще невозможновыполнить без применения соответствующихсмазки и охлаждения.

Та б л и ц а 12.1

КлассификацияСОТС для обработки металлов и сплавов

Тип

Класс

Группа

Инертные

Специальные

1

Газообразные

Активные (кислородсодержащие газы)

2

Жидкие

Масляные (нефтяные и синтетические масла)

Массовые

Водные (водосмешиваемые)

Массовые

Специальные

3

Твердые

Слоистые неорганические соединения

Органические соединения

Специальные

Мягкие металлы

Специальные

4

Пластичные (смазки)

Смазки на углеродных загустителях (церезин, парафини др.)

Специальные

Смазки на неорганических загустителях (силикагель, глина, слюда, асбест)

Специальные

Физико-химическиесвойствасмазочных материалов в значительноймере определяют эксплуатационныесвойства смазочных материалов (СМ).

Свойства,характеризующие физическое состояниеСМ– это внешний вид, запах, плотность,цвет, вязкость, температура вспышки,воспламенения, стабильность при хранении.

Свойства,характеризующие химическое состояниеСМ– это растворимость, окисляемость,коррозионное воздействие на металлы,кислотное число, щелочное число, числоомыления, содержание воды.

Кромефизико-химических свойств, СМ обладают эксплуата-ционными свойствами, которыехарактеризуют поведение масла в реальныхусловиях службы и определяются ихспособностью влиять на надежность,износ и стойкость технологическогоинструмента, точность и шероховатостьповерхности обрабатываемых изделий. Кчислу важных эксплуатационных свойствСМ относят физическую и химическуюстабильность, относительно низкиеиспаряемость и пенообразование,отсутствие коррозионного воздействияна металлы, сравнительно высокуюбиостойкость.

Экологическиесвойствапроявляются в воздействии СМ на окружающуюсреду (испаряемость, туманообразование)и токсичном влиянии на людей, непосредственноконтактирующих с СМ (токсичность,канцерогенное действие).

Смазочно-охлаждающиежидкости издавна находят применениепри обработке деталей на металлорежущихстанках.

При резании со смазкой иохлаждением достигается многократноеувеличение стойкости режущих инструментов,улучшается чистота поверхности иповышается точность обработки деталей,уменьшаются силы резания и расходуемаямощность, обеспечивается надежноеудаление стружки из зоны резания.

Всеэто способствует увеличениюпроизводительности труда, снижениюсебестоимости и улучшению качествапродукции. Более того, есть многоопераций, которые вообще невозможновыполнить без применения соответствующихсмазки и охлаждения.

12.1.2.Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ),исполь-зуемые в обработке металлов исплавов. Классификация СОЖ. СовременныеСОЖ, применяемые в металлообработке,как правило,

представляютсобой многокомпонентные дисперсныесистемы с различными физико-химическимисвойствами. СОЖ классифициру-ют по иххимической структуре на углеводородныесоставы, эмульсионные жидкости и водныеCОЖ.

ВодныеСОЖ разделяют на электролиты, водныерастворы полимеров и ПАВ и суспензии.Применяют и комбинированные составы,содержащие одновременно растворы солейи ПАВ. В зарубежной литературе СОЖ наводной основе известны под названием«химических» или «синтетических»жидкостей.

Эмульсияминазывают дисперсные системы, состоящиеиз двух

жидкостей,нерастворимых или малорастворимых другв друге. Жидкость, являющаяся дисперснойфазой, распределена в другой в формемельчайших капелек. В зависимости оттого, какая из жидкостей системы являетсядисперсной фазой, различают эмульсиитипа масла в воде (М/В) и воды в масле(В/М).

Примерамиэмульсии являются: молоко, эмульсолы,применяя-емые для смазки и охлаждениярежущего инструмента и обрабаты-ваемогоизделия.

Эмульсоломназывают концентрат эмульсии, разбавляемыйводой. Современные эмульсолы являютсясложными коллоидными системами,включающими эмульгаторы, активныеприсадки, ингибиторы коррозии,бактерицидные добавки и другие компоненты.

Эмульгатор представляет собой ПАВ,понижающее поверхностное натяжение награнице раздела фаз вода-масло и темсамым способствующее эмульгированию.Кроме того, эмульгатор предотвращаеткоалесценцию (слияние капелек) эмульсии.

При растворении эмульсола в воде эмульсияможет представлять собой трехфазнуюсистему вода-масло-эмульгатор. Молекулыэмульгатора при этом обволакиваютчастицы масла (рис. 12.1).

а б

Рис.12.1.Адсорбция молекул эмульгатора ( •)на межфазовой

границев эмульсиях типа М/В (а) и В/М (б)

Стабилизирующеедействие эмульгатора, в частности мыла,представляется так: мыло в водномрастворе диссоциирует на:

RCOONa RCOO+ Na+.

Приполучении эмульсии типа М/В молекулымыла адсорбируются на поверхностикапелек масла и ориентируются группами–COONa к воде. Капелька становится заряженной,что и обусловливает стабильностьэмульсии.

Когдамолекулы минерального масла, малорастворимыхингибиторов коррозии полностью включаютсяв мицеллы (молекулярные агрегаты)эмульгатора, при растворении эмульсолав воде образуются прозрачные водныемицеллярные растворы. Такие эмульсолыназывают растворимыми маслами.

Эмульсиирастворимых масел широко используютза рубежом в качестве СОЖ, так как ониобладают хорошими охлаждающими,смазывающими и смачивающи-ми свойствами.

Растворы растворимых масел весьмаперспективны, так как они антикоррозионныи ввиду прозрачности позволяют наблюдатьза обработкой.

Куглеводородным средам относят минеральныеи растительные масла. Иногда используюткомпаундированные системы – смесиминеральных и растворимых масел. Чистыеминеральные масла малоэффективны приобработке, а растительные масла дорогии дефицитны, поэтому в качестве СОЖиспользуют масла, легированные присадками,которые по характеру можно разделитьна антифрикционные, противоизносные ипротивозадирные.

Вкачестве присадок для улучшениясмазывающих свойств масел в чистом видеи в комбинациях применяют следующиевиды соединений:

1)животные и растительные жиры и жирныекислоты;

2)органические соединения серы, хлора,фосфора, металлов;

соединения,содержащие несколько активных компонентов.Первый тип соединений относится кповерхностно-активным присадкам, ивторой – к химически активным. Куглеводородным СОЖ относят такжеорганические растворители, напримерчетыреххлористый углерод и керосин.

12.1.3.Функциональные и эксплуатационныесвойства СОЖ. СОЖоказывают непосредственное влияние напроизводи-тельность и качество обработкиметаллов и сплавов, осуществляясмазывающее, охлаждающее, пластифицирующее,моющее действие.

Смазывающеедействиеобусловлено способностью смазочно-охлаждающейсреды вступать в физическое, химическое,физико-химическое взаимодействие сактивными поверхностями контактнойзоны и образовывать на них смазочныепленки. При образовании гидродинамическихсмазочных пленок преобладающее значениеимеет вязкость СОЖ.

Адсорбционныесмазочные пленки образуются при малыхдавлениях и низких температурах.Поверхностно-активные вещества,содержащиеся в СОЖ, адсорбируются слоямина контактирующих металлическихповерхностях.

Адсорбциязависит от температуры, свойствметаллических поверхностей, строениямолекул и концентрации ПАВ. Адсорбциягазов и паров зависит еще и от давления.

Процессадсорбции определяется силамиВан-дер-Ваальса. Во многих случаяхадсорбированные на металлическихповерхностях полярные группы молекулПАВ вступают в химическое взаимодействиес поверхностями трения и образуютхемосорбированные пленки металлическихмыл, которые обладают более прочнымисвязями, чем адсорбционные пленки.

Охлаждающеедействие СОЖзаключается в отводе тепла от обрабатываемойдетали и обрабатывающего инструмента.

Во многих случаях охлаждающее действиеСОЖ оказывает положительное влияниена стойкость режущего инструмента,шероховатость поверхности. Охлаждающеедействие основано на законах теплообмена.

Нагретые до высоких температур режущийинструмент, заготовка и металлическаястружка передают путем конвективноготеплообмена смазочно-охлаждающей средечасть тепла.

Диспергирующеедействиеосновано на способности СОЖ облегчатьдеформацию, разрушение и дроблениеметалла, т.е. оказывать действие,способствующее образованию новойповерхности. Диспергирующее(пластифицирующее) действие СОЖ облегчаетпластическое деформирование металлови сплавов.

Это свойство приводит клокализации пластической деформациив тонком поверхностном слое обрабатываемогоматериала. Образующийся размягченныйслой выполняет роль смазочного материалаи препятствует налипанию обрабатываемогоматериала на инструмент.

Благодаряпластифицирующему действию СОЖуменьшается трение между инструментоми формирующейся поверхностью, снижаютсяизбыточные деформации в обрабатыва-емомизделии, что позволяет снизить силумеханической обработки и улучшитькачество получаемой поверхности.

Особенно велика роль пластифицированияпри обработке металлов давлением.

Воснове проявления пластифицирующегодействия СОЖ лежит эффект Ребиндера.

СОЖдолжны обладать не только хорошимифункциональными действиями, но икомплексом эксплуатационных свойств,обеспечивающих возможность ихиспользования в условиях современногопроизводства с учетом социальных,санитарно-гигиенических, экономическихи других требований.

Важнейшимиэксплуатационными требованиями являютсянетоксичность, бактерицидность,гигиеничность. СОЖ не должны разъедатьокраску оборудования и трубопроводы,вспениваться и разбрызгиваться,эмульгировать смазочные и гидравлическиемасла, вызывать заедание трущихся частейстанка, разрушать изоляциюэлектрооборудования, сильно испаряться.

СОЖ должны быть жаро- и взрывобезопасны,легко обезжириваться перед сбрасываниемв сточные воды.

Моющеедействиехарактеризует способность СОЖ обеспечиватьочистку поверхностей обрабатываемойзаготовки, инструмента и деталей станкаот стружки и шлама. СОЖ должны смыть иунести крупную стружку или металлическиеопилки, предотвратить образованиелакообразных отложений и нагара наповерхностях изделия и инструмента,нагретых до высоких температур.

Источник: https://studfile.net/preview/2221223/

Scicenter1
Добавить комментарий