автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение работоспособности быстрорежущего инструмента путем применения ионизированного воздуха с включением микродоз масла И-20А

На правах рукописи

КОМЕЛЬКОВ Вячеслав Алексеевич

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ИОНИЗИРОВАННОГО ВОЗДУХА С ВКЛЮЧЕНИЕМ МИКРОДОЗ МАСЛА И-20А

Специальности: 05.03.01 — Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки; 05.02.04 - Трение и износ в машинах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иваново - 2006

Работа выполнена в Ивановской государственной текстильной академии

Научный руководитель: доктор технических наук, старший научный сотрудник НАУМОВ Александр Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук профессор ПОДГОРКОВ Владимир Викторович

кандидат технических наук,

доцент ИВАНОВ Анатолий Александрович

Ведущая организация: Государственное предприятие «Завод «ИВМАШПРИБОР»

Защита состоится «2.0 » С^Т&Ъ А 2006 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.062.03 при Ивановском государственном университете по адресу: 153025, г. Иваново, ул. Ермака, д.39, ауд. 459

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного университета

Автореферат разослан « /<? »¿У/Л орЛООб г.

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Г. Наумов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение экономичности машиностроения неразрывно связано с ростом эффективности металлообработки и снижения затрат, связанных с износом-металлорежущего инструмента. Износостойкость режущего инструмента па операциях точения в немалой степени зависит от применяемого смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС). В современном машиностроении предъявляются повышенные требования не только к функциональным, но и к экологическим свойствам СОТС, так как СОТС должна не только улучшать работоспособность инструмента и качество обработанной поверхности, но и не должна оказывать техногенного влияния на обслуживающий персонал и окружающую среду. При изготовлении СОТС стремятся уменьшить количество минерального масла и минимизировать, а иногда и исключить эффективные, но опасные для здоровья некоторые неорганические и органические компоненты СОТС.

Одним из способов создания экологически чистых СОТС является минимизация количества требуемых СОТС, в частности, это достигается введением микродоз СОТС воздушный поток с последующей его активацией электрическими разрядами.

Цель работы: Повышение работоспособности быстрорежущего инструмента путем применения ионизации воздушного потока, содержащего в своем составе микродозы индустриального масла И-20А, коронным разрядом различной полярности.

Методы исследования. Работа выполнена на основе фундаментальных положений теории резания металлов, законов физики и химии с применением методов математической обработки экспериментальных данных. Изучение механизмов действия СОТС на процессы контактного взаимодействия и трибологическое состояние зоны контакта в процессах лезвийной обработки металлов осуществлялось на основе современных методов электронной и металлографической микроскопии, компьютерной обработки результатов.

Научная новизна работы:

1. Установлены закономерности по влиянию количества вводимого в воздушный поток масла И-20А на износ инструментов, качество обработанных поверхностей, усадку стружки и величину зон вторичной деформации..

2. Выявлена взаимосвязь концентрации масла И-20А в воздушном потоке и подаваемого потенциала на коромирующем электроде со

) стойкостью быстрорежущего инструмента.

3. Выявлены закономерности изменения физико-химических показателей масла И-20А при воздействии на него положительными и отрицательными ионами.

Практическая ценность работы:

На основе выполненных исследований разработаны:

- конструкция сопла-инжектора для подачи микродоз вязких жидкостей, как компонента СОТС для усиления смазочного эффекта ионизированного воздушного потока, направленно в контактную зону (приоритет по заявке на выдачу патента РФ №2005107878/02(009436)).

- универсальный трибометрический стенд, позволяющий производить тонкие измерения момента трения, с выводом и последующей обработкой данных на компьютере.

- технология и рекомендации по использованию в качестве СОТС ионизированного воздушного потока, имеющего в своем составе микродозы масла И-20А.

- определены оптимальные режимы подачи ионизированного воздушно-масляного потока, обеспечивающие наибольшую износостойкость быстрорежущего инструмента

Научные и практические результаты работы реализуются в госбюджетных научно-исследовательских работах, выполняемых на базе трибологического центра ИвГУ.

Рекомендации по использованию результатов работы переданы на государственное предприятие "Завод "Ивмашприбор"

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научной конференции «Научно-исследовательская деятель-

ность в классическом университете» (Иваново, 2003), научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодая наука в классическом университете» (Иваново, 2003 и 2004), межвузовских семинарах «Физика, химия и механика трибосистем» (Иваново 2003, 2004, 2005, 2006), на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Москва 2005), на 1-ом научно-практическом семинаре «Техника и технологии трибологических исследований» (Иваново 2006).

Публикации. Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 5 статьях и 4 тезисах докладов. Приоритет по заявке на выдачу патента РФ №2005107878/02(009436)

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы (153 источника) и 3 приложений, содержит 130 страниц печатного текста, 10 таблиц, 55 рисунков и фотографий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, обозначена цель исследования, определены методическая и теоретическая основа работы, изложена научная новизна и практическая ценность.

В первой главе содержится аналитический обзор научной литературы, касающейся вопросов изнашивания быстрорежущего инструмента, а так же повышения работоспособности этого инструмента. Рассматриваются методы активации СОТС и их влияние на процессы механической обработки. Большое внимание уделяется методам подачи масляных СОТС в зону резания.

Анализ работ ученых Клушина М.И., Латышева В.Н., Подгорко-ва В.В. и др. показывает, что в настоящее время особого внимания заслуживает метод подачи смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в виде распыленных жидкостей, т.е. в виде воздухо-жидкостной смеси.

Эффективность распыленных смазочно-охлаждающих жидкостей объясняется следующими особенностями этого метода:

- высокая скорость струи воздухо-жидкостной смеси обеспечивает значительный охлаждающий эффект;

- резкое увеличение поверхностной активности мелкодисперсных частиц жидкости, возможность проникновения воздуха в зону контакта трущихся поверхностей инструмента, стружки и обрабатываемой детали, некоторые электрические явления, связанные с электризацией капель жидкости в струе воздухо-жидкостной смеси, обеспечивают усиление смазочного эффекта распыленных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ);

- обдув струей воздухо-жидкостной смеси зоны резания способствует удалению стружки и продуктов износа режущего инструмента из зоны резания, в частности, из стружечных канавок инструмента, обеспечивая определенное «моющее» действие.

В силу этих причин резко снижается требуемый расход СОЖ: так, расход масла по некоторым литературным данным составляет 2 — 3 г/час, а эмульсии - 100 - 400 г/час.

Вторая глава посвящена разработке соплового устройства для дозированной подачи вязких жидкостей в малых объемах и последующей активацией этого потока. На данный способ подачи масляных СОТС получен приоритет от 21.03.05 по заявке на выдачу патента РФ №2005107878/02(009436).

Активация воздушной среды осуществлялась специально сконструированными установками посредством электрических разрядов, с доработанным соплом-насадкой, позволяющей дозировано подавать вязкие жидкости в зону резания рис. 1.

Принцип работы установки заключается в следующем, воздух из камеры ионизатора попадает в воздухо-жидкостный канал 2, который проходя через резервуар с жидкостью выходит в диффузорной части сопла 6. Воздухо-жидкостный канал имеет отверстие внутри резервуара, через которое в него попадает жидкость, при этом, происходит ее частичное перемешивание с воздухом.

Рис.1 Схема ионизатора с разработанным соплом-насадкой. 1 - эл. двигатель, 2 - воздухо-жидкостный канал, 3 - резервуар для подаваемой жидкости, 4 - регулировочные краны, 5 — соединительный канал, 6 - сопло, 7 -коронирующий электрод, 8 - трансформатор, 9 - кран регулировки перепада давлений.

Далее эта смесь попадая в диффузорную часть сопла окончательно разбивается основным воздушным потоком, после чего происходит ионизация этого потока. Регулировка расхода подаваемой жидкости регулируется игольчатыми кранами 4. В нашем случае была произведена тарировка данной системы на расход индустриального масла И-20А, который составил от 0,2 - 50 г/час, с шагом 0,2 г/час.

Исследования по размеру частиц распыленного масла И-20А с расходом масла 0,5 г/час показали, что в неионизированном потоке размеры частиц составляют от 15 до 25 мкм, а при использовании ионизации от 5 до 10 мкм.

Преимущество данной сопловой насадки заключается в том, что в отличие от существующих установок для подачи распыленных жидкостей распыление происходит при относительно не высоком давле-

67,5 60 Л £ 52.5 3 <5Л

В

5 37.5 о

5 зол

Г

вм

150

т»

• 15

■ 10 -5 0 5

Риспякка ,т цетр» мша, км

10

15

Рис. 2 Распределение СОТС по поперечному сечению воздушной струи на расстоянии 100 мм от выходного сечения сопла: 1 - масло И-20А, 2 - магнитные микрокапсулы. Р = 1 атм.

нии (1 атм.), которое нагнетается вмонтированным в ионизатор вентилятором. Снижение рабочего давления повышает безопасность работы на данном приборе и устраняет наличие специальных воздуховодов высокого давления.

Исследования по рассеиванию частиц прошедших через сопло (рис.2) показали, что масло И-20А имеет меньшее пятно рассеивания, по сравнению с пятном рассеивания магнитных микрокапсул. Это способствует тому, что большее количество распыленной СОТС попадет в зону резания. А это, в свою очередь, приводит к уменьшению количества требуемого для достижения смазочного эффекта масла.

Третья глава посвящена разработке трибометрического стенда для исследования смазочной способности СОТС, а так же определе-

Рис. 3 Трибометрический стенд

нию коэффициентов трения различных металлов в ионизированных воздушно-масляных средах. Трибометрический стенд (рис. 3) представляет собой маятниковый трибометр соединенный с компьютером через АЦП. Трение осуществляется по схеме диск — диск.

Принцип работы установки заключается в следующем: исследуемый образец приводится во вращение от электродвигателя через

редуктор. В соприкосновении с ним находится контртело, которое находится на свободно вращающемся валу, на другом конце которого закреплен маятник. Таким образом, контртело находится в условно не подвижном состоянии. При возникающей между телами силе трения, исследуемый образец поворачивает контртело вместе с маятником, образуя в последнем момент. Как только момент маятника становится равный моменту трения, в зоне соприкосновения тел начинает проскальзывание. Таким образом, по величине поворота маятника оценивается момент трения. При изменении длинны и массы маятника данную систему можно настроить на определенный диапазон измерения и чувствительности прибора, что позволяет проводить измерения в широком спектре. Нагружение пары трения производится при помощи набора грузов, помещаемых на специальную площадку. Данный трибометр позволяет использование дисков с различными диаметрами, что дает возможность плавно изменять скорость в зоне трения. Схема трибометра приведена на рис.4.

Для изучения смазочной способности ионизированной СОТС с включенными микродозами масла И-20А были изготовлены образцы (диски) шириной 5 мм и диаметром 30 мм. Контртело изготовлено из стали 45 и закалено до твердости 57 HRC. Пятно контакта дисков определялось экспериментально и составило 2 мм2. Исследуемые образцы изготавливались из стали 45, нержавеющей стали 12X18Н1 ОТ, алюминиевого сплава АМг2 и титанового сплава ВТ1-0. Скорость трения была равной 0,5 м/с.

I 2

1- контртело; 2 - площадка нагружения; 3 - датчик линейных перемещений; 4 -механизм разгрузки пары трения и установки нуля.

СОТС подавалась в зону трения через специально разработанное сопло с расходом масла 0,2, 0,5 и1 г/час, с различными значениями напряжения и знака на коронирующем электроде. Сравнение производилось с трением в масле методом частичного погружения. После каждого эксперимента поверхность дисков фотографировалась и притиралась в сухую до первоначального значения.

Из проведенных экспериментов установлено, что максимальный смазочный эффект от применения ионизированного воздуха с микродозами масла И-20А наблюдается на стали 45. На рис. 5 показана три-бограмма момента трения стали 45.

Рис. 5 Трибограмма момента трения по схеме диск-диск при V = 0,5 м/с

На первой части трибограммы (а) показан процесс трения всухую при нагрузке 2,6 МПа. Средняя часть трибограммы (б) соответствует подаче в зону трения распыленного масла И-20А с расходом 0,5 г/час при нагрузке 3,6 МПа. На третьей части трибограммы (в) трение с подачей в зону ионизированного воздуха с микродозами масла И-20А с расходом 0,5 г/час и значением на коронирующем электроде -9 кВ при нагрузке 3,6 МПа. Из представленной трибограммы видно, что применение ионизированного воздуха с включением микродоз масла И-20А не только уменьшает момент трения, но и улучшает динамику процессов контактного взаимодействия стабилизируя его. Эксперименты по определению смазочной способности ионизированной воздушно-масляной среды показали, что применение таких СОТС позволяет понизить момент трения для стали 45 в 0,75 -1,5 раз по сравнения с трением в масле методом частичного погружения. Подобная картина наблюдается и при других значениях на коронирующем электроде, и при использовании других материалов. По

б)

всей вероятности, это объясняется тем, что ионизированный воздух во-первых, оказывает влияние на химически активные поверхности трения, образуя оксидные пленки, а во-вторых ионизированный воздух дейст-

Рис.6. Гистограмма шероховатости поверхностей трения.

вует на саму структуру масла И-20А, изменяя ее.

На рис. 6 приведена гистограмма поверхно-

стей трения, из которых видно, что введение в поток ионизированного воздуха микродоз масла И-20А значительно уменьшает шероховатость поверхности.

Применение ионизированной воздушно-масляной среды в качестве смазки при трении, позволило не только уменьшить коэффициенты трения, но значительно снизить шероховатость поверхности трения. Так при подаче ионизированного воздуха с включением микродоз индустриального масла И-20А расходом 0,5 г/час и напряжением -9 кВ на коронирующем электроде, шероховатость уменьшается в 2 раза по сравнению с трением в масле И-20А.

Четвертая глава посвящена экспериментальным^исследованиям процессов резания, стойкости инструмента и качества обработанных поверхностей.

Были проведены сравнительные исследования по определению стойкости режущих инструментов в средах положительно и отрицательно ионизированного воздуха с различным потенциалом заряда на коронирующем электроде, а также с введением в воздушный поток нано и микродоз масла И-20А с расходом 0,2, 0,5 и 1 г/час с последующей ионизацией этого потока. Способ подачи СОТС в зону резания показан на рис.7. Эффективность методов подвода смазочно-охлаждающих жидкостей и их влияние на износ и стойкость режущего инструмента определялись путём сравнения интенсивности изнашивания и стойкости инструмента при подаче в зону резания смазоч-

к

но-охлаждающей жидкости, представляющей собой 100 % масла И-20А.

При проведении экспериментов через равные промежутки времени измерялся износ по передней и задней поверхностям. За критерий износа была принята величина фаски износа по задней поверхности равная 0,6 мм.

Рис. 7 Схема установки ионизатора при резании

Как следует из представленных на рис. 8-9 результатов исследований ионизированный

воздушный поток, имеющий в своем составе микродозы масла более эффективен по сравнению с поливом масла и его подачей в виде не-ионизированной воздушно-масляной смеси при аналогичных концентрациях масла. При этом, экспериментами установлено, что на эффективность предлагаемого метода оказывают значительное влияние концентрация масла в воздушном потоке, знак и величина потенциала на коронирующем электроде. Так, в экспериментах зафиксировано, при малых количествах масла (порядка 0,2 г/час) максимальная износостойкость резцов наблюдалась при отрицательном потенциале на электроде. При положительном потенциале износостойкость инструмента находилась на уровне неионизированного состояния. При увеличении концентрации масла до 0,5 г/час стойкость резцов, как при использовании положительного потенциала, так и отрицательного, примерно одинакова и находится на уровне работоспособности инструмента при использовании неионизированной воздушно-масленой смеси. Дальнейшее увеличение расхода масла до 1 г/час приводило к тому, что максимальная работоспособность резцов соответствовала использованию положительной короны. При этом, стойкость инструментов с использованием отрицательной короны снижалась до значений неионизированного воздушного потока.

В ходе экспериментов было так же установлено, что при одном и том же знаке потенциала увеличение количества масла в воздухе

80 Н

Рис.8 Стойкость упорнопроходных резцов из быстрорежущей стали Р6М5 при точении стали 45 с введением в воздушный поток частиц масла И-20А с расходом 0,2 г/час. 1- свободный полив, 2 - обдув с маслом И-20А 0,2 г/час, 3 - напряжение на электроде 5.5 кВ, 4 - напряжение 10 кВ, 5 - напряжение 14 кВ, 6 -напряжение -1,5 кВ, 7 - напряжение -3 кВ, 8 - напряжение -5 кВ, 9 - напряжение -8 кВ, 10 - напряжение -10 кВ. У=1.2 м/с, Б= 0.1 мм/об., 1=0,5 мм.

1 23455769 10

Рис.9 Стойкость упорнопроходных резцов из быстрорежущей стали Р6М5 при точении стали 45 при введении в воздушный поток масла И-20А с расходом 1 г/час. 1- свободный полив, 2 - обдув маслом 1 г/час, 3 - напряжение на электроде 3 кВ, 4 - напряжение 5 кВ, 5 - напряжение 10 кВ, 6 - напряжение 14 кВ, 7 - напряжение -3 кВ, 8 - напряжение -5 кВ, 9 - напряжение -8 кВ, 10 - напряжение -10 кВ. У=1.2 м/с, 8= 0.1 мм/об., 1=0,5 мм.

приводило к смещению максимума работоспособности инструментов в сторону больших значений потенциала.

Полученные результаты свидетельствуют о протекании достаточно сложных параллельно происходящих физико-химических процессах, протекающих как в самой плазменной внешней среде, так и в зоне контакта инструмента с обрабатываемым материалом.

По нашему мнению, основой этих процессов является перевод частичек СОТС в возбужденное состояние, либо частичное или полное разрушение СОТС в зоне действия коронного разряда. Причем, интенсивность этих процессов, а так же порядок разрушения веществ, главным образом, зависит от концентрации масла в воздушном потоке. При этих потенциалах не исключено образование новых соединений, фазовый состав которых так же зависит от количества исходных веществ и напряженности поля вокруг коронирующего электрода.

Таблица I.

Режим обработки Стойкость, мин Шероховатость, Ка мкм Коэффициент усадки стружки, К

Всухую 1 11 5,720 2,25

Обдув озоном 2 - 3,012 1,73

Обдув воздухом с напряжением на электроде +10кВ 3 30 3,047 1,88

Обдув воздухом с напряжением на электроде -9кВ 4 15 4,572 1,61

Обдув маслом 0,2 г/час, напряжение +5,5 кВ 5 26 3,803 1,56

Обдув маслом 0,2 г/час, напряжение -3 кВ 6 75 3,911 1,46

Обдув маслом 0,5 г/час, напряжение +10 кВ 7 30 2,952 1,33

Обдув маслом 0,5 г/час, напряжение -8 кВ 8 18 3,330 1,52

Обдув маслом 1 г/час, напряжение +10 кВ 9 63 2,848 1,61

Обдув маслом 1 г/час, напряжение -5 кВ 10 19 2,256 1,5

Полив масла 11 18 3,557 1,5

Исследования по изучению изменений физико-химических показателей индустриального масла И-20А под действием коронного разряда показали, что коронный разряд независимо от полярности, уменьшает вязкость, поверхностное натяжение и угол смачивания. После прекращения воздействия на масло коронного разряда физико-механические показатели переходят в первоначальное состояние лишь частично.

Исследовались зоны вторичной деформации, шероховатость поверхности и усадка стружки. Сводные данные по лучшим результатам представлены в таблице 1.

Из данных представленных в таблице 1 видно, что ионизированный воздушно-масляный поток оказывает положительное действие не только на стойкость инструмента, но и на усадку стружки и шероховатость обработанной поверхности.

Пятая глава содержит теоретическое обоснование эффективности активированной масляной СОТС, а так же оптимизации технологии микродозированной подачи СОЖ.

Весьма эффективным при решении задач с несколькими зависимыми переменными является использование комплексных показателей эффективности. Для оценки такова показателя была введена функция желательности. Под «желательностью» понимают тот или иной желательный уровень параметра оптимизации. Функция желательности О представляет собой среднее геометрическое желательно-стей отдельных параметров оптимизации:

= , (1)

где я — число изучаемых параметров оптимизации.

Каждый параметр желательности вычислялся отношением значения параметра процесса к значению базового уровня. За базовый уровень было принято использовать значения параметров процесса резания при подаче в зону резания индустриального масла И-20А в виде падающей струи. В нашем случае использовалось три параметра оптимизации, это износ инструмента (¿//), шероховатость обработанной поверхности (г/д) и усадка стружки (40, которые вычислялись по формулам:

4 =

а

л

¿к =

1_ 1о

Ко к_

Кп

(2)

(3)

(4)

где /0, - значения базового уровня.

Таким образом, уравнение (1) для комплексной оценки эффективности СОТС будет иметь вид:

£> = • * ¿к

(5)

Для результатов приведенных в таблице 1, по функции желательности были рассчитаны комплексные коэффициенты эффективности СОТС (Рис. 10). Для базового уровня комплексной эффективности значение равно единице. Режимы, для которых это значение меньше базового уровня, являются лучшими.

Из данных приведенных на рис.10 видно, что наиболее лучшими являются

режимы обработки 9 и 6 таблицы 1. Таким образом, подача ионизированного воздушно-масляного потока в зону резания позволила повысить эффективность процесса механической обработки до 40% по комплексному показателю.

10 3 5 Режим обработки

Рис. 10 Гистограмма комплексной эффективности СОТС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Применение ионизированного воздушного потока, имеющего в своем составе микродозы индустриального масла И-20А позволяет повысить работоспособность быстрорежущего инструмента на операции точения до 3-х раз по сравнению с резанием в сухую и до 2,5 раз по сравнению с резанием в масле, подаваемом в виде свободно падающей сгруи.

2. Использование в качестве СОТС воздушно-масляной смеси позволяет снизить среднее значение шероховатости Яа обработанной поверхности в 2,3 раза по сравнению с резанием в сухую и в 1,6 раза при использовании в качестве СОТС индустриального масла в виде свободно падающей струи.

3. Эффективность ионизированной масляной СОТС зависит от количества вводимого в основной поток масла, а так же от напряжения на коронирующем электроде. Установлено, что при расходе масла

0.2.г/час максимальная эффективность наблюдается при использовании отрицательной ионизации, а при расходе 1 г/час лучшие результаты наблюдаются при положительной ионизации.

4. Использование в качестве СОТС ионизированного воздушно-масляного потока в зону резания позволила повысить эффективность процесса механической обработки до 40% по комплексному показателю.

5. Эффективность ионизированной воздушно-масляной среды при механической обработке объясняется усилением смазочного действия СОСТ. Исследования по изучению зоны трибосопряжений показали, что ионизированная воздушно-масляная среда снижает момент трения стали 45 в 0,75 — 1,5 раза по сравнению с трением в масле, методом частичного погружения, а так же изменяет динамику процессов контактного взаимодействия, стабилизируя его.

Основные положения диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Комельков В.А., Наумов В.Н. Трибометрический стенд для определения смазочных свойств СОТС// Физика, химия и механика трибо-систем. Вып. 3. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2004. 0,13 п.л.

2. Комельков В.А., Корчагин А.В. Исследование смазочной способности активированного масла И-40А // Молодая наука в классическом

университете. Тезисы докладов науч. конференции, Иваново: Иван, гос. ун-т, 2005 - Ч. 1. 0,13 п.л.

3. Комельков В.А., Бахарев П.П. Влияние активации микродоз воды на работоспособность быстрорежущего инструмента при обработке металлов // Вестник молодых ученых ИвГУ. Иваново: Иван. гос. ун-т. 2005. Вып. 5. 0,25 п.л.

4. Комельков В.А., Наумов А.Г., Корчагин A.B. Изменение триболо-гических характеристик масла И-20А под действием коронного разряда // Физика, химия и механика трибосистем. Вып. 4. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2005. 0,25 п.л.

5. Комельков В.А., Наумов А.Г. Использование микродоз, активированных ионизацией, в качестве смазочного материала при трении // Межвузовская научно-техническая конференция аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск - 2005) ИГТА, 2005 - Ч. 2. 0,13 п.л.

6. Комельков В.А., Наумов А.Г., Корчагин A.B. Исследование влияния коронного разряда на изменение смазочной способности индустриального масла И-20А // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудования текстильной промышленности» (Москва. Текстиль 2005, МГТУ им. Косыгина). 0,06 пл.

7. Комельков В.А., Бахарев П.П. Влияние электрически активированной воздушной среды на работоспособность инструмента и качество обработанной поверхности // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудования текстильной промышленности» (Москва. Текстиль 2005, МГТУ им. Косыгина). 0,13 п.л.

8. Комельков В.А., Латышев В.Н., Наумов А.Г. Влияние микродоз масла И-20А на эффективность ионизированной воздушной СОТС. // Металлообработка. 2006. № 4 (34) 0,25 п.л.

9. Комельков В.А., Латышев В.Н., Наумов А.Г. Автоматизированный трибометрический стенд // Физика, химия и механика трибосистем. Вып. 5. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2006. 0,2 п.л

10. Комельков В.А., Латышев В.Н., Наумов А.Г. Способ подачи СОТС. Приоритет от 21.03. 05 по заявке на выдачу патента РФ №2005107878/02(009436).

КОМЕЛЬКОВ Вячеслав Алексеевич

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БЫСТРОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА ПРИМЕНЕНИЕМ ИОНИЗИРОВАННОГО ВОЗДУХА С ВКЛЮЧЕНИЕМ МИКРОДОЗ МАСЛА И-20А

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 11.09.2006 Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л. 1.4. Уч.-изд. л. 0.8. Тираж 100. Издательство «Ивановский государственный университет» 153025 Иваново, ул. Ермака 39

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Изнашивание быстрорежущего инструмента.\ i

1.2. Виды изнашивания.\ i

1.3. Применение СОТС для повышения стойкости инструмента.

1.4. Виды СОТС и их действие на процессы механической обработки . \(у

1.5. Способы подачи СОТС.\ g

1.6. Ионизация СОТС.

1.7. Современные понятия о механизме воздействия коронного разряда на процесс металлообработки.

1.8. Использование распыленных ионизированных СОТС при обработке металлов.3g

1.9. Действие ионизированной масляной СОТС на процессы контактного взаимодействия.

1.10. Выводы и постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Материалы и общая методика исследований.

2.2. Методы определения характеристик процесса резания и стойкости инструмента.

2.3. Установка для активации и подачи СОТС.

2.4. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ЗОНЫ ТРИБОСОПРЯЖЕ

НИЙ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АКТИВИРОВАННОЙ

СОТС.

3.1. Трибометрический стенд.

3.1.1. Конструкция стенда.

3.1.2. Режимы работы стенда.!.

3.2. Изучение смазочной способности активированной масляной СОТС.

3.2.1. Подготовка образцов.

3.2.2. Режимы трения.

3.2.3. Исследование коэффициента трения.

3.3. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ И СТОЙКОСТИ ИНСТРУМЕНТА

§

4.1. Стойкость инструмента.

4.2. Исследование зон вторичных деформаций.

4.3. Исследования шероховатости поверхности.

4.4. Исследования усадки стружки.

4.5. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АКТИВИРОВАННОЙ СОТС И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ МИКРОДОЗИРОВАННОЙ ПОДАЧИ.

5.1. Изменение физико-химических показателей масла при ионизации.

5.2. Комплексный коэффициент эффективности.

5.3. Выводы по главе 5.

Повышение экономичности машиностроения неразрывно связано с ростом эффективности металлообработки и снижения затрат, связанных с износом металлорежущего инструмента. Износостойкость режущего инструмента на операциях точения в немалой степени зависит от применяемого смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС). В современном машиностроении предъявляются повышенные требования не только к функциональным, но и к экологическим свойствам СОТС, так как СОТС должна не только улучшать работоспособность инструмента и качество обработанной поверхности, но и не должна оказывать техногенного влияния на обслуживающий персонал и окружающую среду. При изготовлении СОТС стремятся уменьшить количество минерального масла и минимизировать, а иногда и исключить эффективные, но опасные для здоровья некоторые неорганические и органические компоненты СОТС.

В настоящее время особого внимания заслуживает метод подачи сма-■iL- зочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в виде распыленных жидкостей, т.е. в виде воздухо-жидкостной смеси. Однако, порой эффективность действия таких СОТС не достаточна. Дополнительным методом повышения эффективности обработки могла бы стать активация среды электрическими разрядами. В настоящее время данные способы улучшения процессов механической обработки материалов активно развиваются для металлообработки.

Настоящая диссертация посвящена разработке и исследованию технологических возможностей метода активации воздушно-масляной струи коронным разрядом на процессах трения и точения.

Целью работы являлось повышение работоспособности быстрорежущего инструмента путем применения ионизации воздушного потока, содержащего в своем составе микродозы индустриального масла И-20А, коронным М, разрядом различной полярности.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Установлены закономерности по влиянию количества вводимого в воздушный поток масла И-20А на износ инструментов, качество обработанных поверхностей, усадку стружки и величину зон вторичной деформации.

2. Выявлена взаимосвязь концентрации масла И-20А в воздушном потоке и подаваемого потенциала на коронирующем электроде со стойкостью быстрорежущего инструмента.

3. Выявлены закономерности изменения физико-химических показателей масла И-20А при воздействии на него положительными и отрицательными ионами

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе выполненных исследований разработаны:

- конструкция сопла-инжектора для подачи микродоз вязких жидкостей, как компонента СОТС для усиления смазочного эффекта ионизированного воздушного потока, направленно в контактную зону (приоритет по заявке на выдачу патента РФ №2005107878/02(009436)).

- универсальный трибометрический стенд, позволяющий производить тонкие измерения момента трения, с выводом и последующей обработкой данных на компьютере.

- технология и рекомендации по использованию в качестве СОТС ионизированного воздушного потока, имеющего в своем составе микродозы масла И-20А.

- определены оптимальные режимы подачи ионизированного воздушно-масляного потока, обеспечивающие наибольшую износостойкость быстрорежущего инструмента

Рекомендации по использованию результатов работы переданы на государственное предприятие "Завод "Ивмашприбор"

Основные положения диссертации докладывались на научной конференции «Научно-исследовательская деятельность в классическом университете» (Иваново, 2003), научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодая наука в классическом университете» (Иваново, 2003 и 2004), межвузовских семинарах «Физика, химия и механика трибосистем» (Иваново 2003, 2004, 2005, 2006), на Всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Москва 2005), на 1-ом научно-практическом семинаре «Техника и технологии трибологических исследований» (Иваново 2006).

Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 5 статьях и 4 тезисах докладов. Приоритет по заявке на выдачу патента РФ №2005107878/02(009436):

1. Комельков В.А., Наумов В.Н. Трибометрический стенд для определения смазочных свойств СОТС// Физика, химия и механика трибосистем. Вып. 3. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2004. 0,13 п.л.

2. Комельков В.А., Корчагин А.В. Исследование смазочной способности активированного масла И-40А // Молодая наука в классическом университете. Тезисы докладов науч. конференции, Иваново: Иван. гос. ун-т, 2005 - Ч. 1. 0,13 п.л.

3. Комельков В.А., Бахарев П.П. Влияние активации микродоз воды на работоспособность быстрорежущего инструмента при обработке металлов // Вестник молодых ученых ИвГУ. Иваново: Иван. гос. ун-т. 2005. Вып. 5. 0,25 п.л.

4. Комельков В.А., Наумов А.Г., Корчагин А.В. Изменение трибологических характеристик масла И-20А под действием коронного разряда // Физика, химия и механика трибосистем. Вып. 4. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2005. 0,25 п.л.

5. Комельков В.А., Наумов А.Г. Использование микродоз, активированных ионизацией, в качестве смазочного материала при трении // Межвузовская научно-техническая конференция аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск - 2005) ИГТА, 2005-Ч. 2. 0,13 п.л.

6. Комельков В.А., Наумов А.Г., Корчагин А.В. Исследование влияния коронного разряда на изменение смазочной способности индустриального масла И-20А // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудования текстильной промышленности» (Москва. Текстиль 2005, МГТУ им. Косыгина). 0,06 п.л.

7. Комельков В.А., Бахарев П.П. Влияние электрически активированной воздушной среды на работоспособность инструмента и качество обработанной поверхности // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудования текстильной промышленности» (Москва. Текстиль 2005, МГТУ им. Косыгина). 0,13 п.л.

8. Комельков В.А., Латышев В.Н., Наумов А.Г. Влияние микродоз масла И-20А на эффективность ионизированной воздушной СОТС. // Металлообработка. 2006. № 4 (34) 0,25 п.л.

9. Комельков В.А., Латышев В.Н., Наумов А.Г. Автоматизированный трибометрический стенд // Физика, химия и механика трибосистем. Вып. 5. Иваново: Иван. гос. ун-т, 2006. 0,2 п.л

10. Комельков В.А., Латышев В.Н., Наумов А.Г. Способ подачи СОТС. Приоритет от 21.03. 05 по заявке на выдачу патента РФ №2005107878/02(009436).

Работа состоит из введения, пяти глав, списка литературы и трех приложений.

Во введении обоснована актуальность проблемы, обозначена цель исследования, определены методические и теоретические основы работы, изложена научная новизна и практическая ценность.

В первой главе содержится аналитический обзор научно-технической литературы, касающейся вопросов изнашивания быстрорежущего инструмента, а так же повышения работоспособности этого инструмента. Рассматриваются методы активации СОТС и их влияние на процессы механической обработки. Большое внимание уделяется методам подачи масляных СОТС в зону резания.

Вторая глава посвящена разработке соплового устройства для дозированной подачи вязких жидкостей в малых объемах и последующей активацией этого потока, а также материалам и методикам проведения экспериментальных исследований.

Третья глава посвящена разработке трибометрического стенда для исследования смазочной способности СОТС, а так же определению коэффициентов трения различных металлов в ионизированных воздушно-масляных средах.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям процессов резания, стойкости инструмента и качества обработанных поверхностей.

Пятая глава содержит теоретическое обоснование эффективности активированной масляной СОТС, а так же оптимизации технологии микродо-зированной подачи СОЖ.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю доктору технических наук А.Г. Наумову; член-корр. Академии технологических наук РФ, заслуженному деятелю науки и техники РСФСР, д.т.н., профессору В.Н. Латышеву; преподавателям и сотрудникам кафедры экспериментальной и технической физики ИвГУ к.т.н., доц. В.В. Новикову, доц. Н.М. Оношину, инж. А.Н. Прибылову, С.Е. Невской, И.В. Муравьевой

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Применение ионизированного воздушного потока, имеющего в своем составе микродозы индустриального масла И-20А позволяет повысить работоспособность быстрорежущего инструмента на операции точения до 3-х раз по сравнению с резанием в сухую и до 2,5 раз по сравнению с резанием в масле, подаваемом в виде свободно падающей струи.

2. Использование в качестве СОТС воздушно-масляной смеси позволяет снизить среднее значение шероховатости Ra обработанной поверхности в 2,3 раза по сравнению с резанием в сухую и в 1,6 раза при использовании в качестве СОТС индустриального масла в виде свободно падающей струи.

3. Эффективность ионизированной масляной СОТС зависит от количества вводимого в основной поток масла, а так же от напряжения на коронирующем электроде. Установлено, что при расходе масла 0,2 г/час максимальная эффективность наблюдается при использовании отрицательной ионизации, а при расходе 1 г/час лучшие результаты наблюдаются при положительной ионизации.

4. Использование в качестве СОТС ионизированного воздушно-масляного потока в зону резания позволила повысить эффективность процесса механической обработки до 40% по комплексному показателю.

5. Эффективность ионизированной воздушно-масляной среды при механической обработке объясняется усилением смазочного действия СОСТ. Исследования по изучению зоны трибосопряжений показали, что ионизированная воздушно-масляная среда снижает момент трения стали 45 в 0,75 - 1,5 раза по сравнению с трением в масле, методом частичного погружения, а так же изменяет динамику процессов контактного взаимодействия, стабилизируя его.

1. Аваков А.А. Физические основы теории стойкости режущих инструментов. М.: Машгиз. 1960. 308 с.

2. Агулов Н.В., Малахов А.Н. О температурной зависимости коэффициента диффузии в твердых телах.// Вестник Верхне-Волжского отделения АТН РФ. Н.Новгород. 1995. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике. N 1. С. 106-112.

3. Алешко П.И. Механика жидкости и газа. Харьков. "Вища школа", 1977. 320 с.

4. Арзамасов Б.Н., Прокошкин Д.А., Буль Н.К., Глущенко В.Н. Влияние состава и состояния газовой среды на процессы диффузионного насыщения металлов.// В кн. "Защитные покрытия на металлах". Киев: Нау-кова Думка. 1974. Вып. 8. С. 17-20.

5. Афанасьев А.Г. Микрокапсулирование и некоторые области его применения. М.: Знание. 1982. 64 с.

6. Ахметзянов И.Д., Бедункевич В.В., Ильин В.И., Ляпунов С.И. Возможности и условия применения метода СЭО при резании металлов// Приборы и системы управления. 1991, №5. С. 40-41.

7. Ахметзянов И.Д., Ильин В.И., Кирий В.Г. Влияние униполярного коронного разряда на процесс обработки резанием //ЧувГУ, г. Чебоксары, 1987. С. 132- 139.

8. Аэродинамика в вопросах и задачах: Учеб. пособие для втузов / Краснов Н.Ф. Кошевой В.Н. и др.; М.: Высш. шк. 1985. - 759 с.

9. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии / Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1986. - 360 с.

10. Балабеков М.Т., Якунин Г.И. Исследование некоторых физико-химических процессов, происходящих на каплях при'электростатическом распыливании жидкостей, и их влияние на процесс обработки металлов резанием. // Сборник ЦНТИ, г. Иваново, 1968. С. 157 161.

11. Бахарев П.П. Повышение работоспособности быстрорежущего инструмента путем применения воздушных сред активированных коронным разрядом // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук // Иваново 2005

12. Бедункевич В.В. Повышение эффективности применения режущих инструментов из сверхтвердых материалов и минералокерамики на основе метода сухого электростатического охлаждения /7 Машиностроение. 2003, №7. С. 41-46.

13. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие технологические средства по для обработки материалов / Справочник. М.: Машиностроение, 1984.- 102 с.

14. Блонская Л.Ф., Анисимова И.Г. Биологическая активность смазочно-охлаждающих технологических средств, применяемых при металлообработке.// Тезисы докл. конф. "Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов". Херсон. 1992. С. 45.

15. Бобровский В.А. Электродиффузионный износ инструмента и борьба с ним, М.: "московский рабочий", 1969. 104 с.

16. Болога М.К., Гроссу Ф.П., Кожухарь И.А. Электроконвекция и теплообмен. Кишинеав: Штиница, 1977. 320 с.

17. Боровков Н.Ю., Морыганов А.П., Сибрина Г.В. Механические свойства микрокапсул // ЖПХ. 1996. - Т. 69, №4. - С. 678 - 683.

18. Боровков Н.Ю., Сибрина Г.В., Железнов К.Н. О возможности применения микрокапсул с оболочками на основе желатина в качестве выделительной системы // Известия вузов. Химия и хим. технолог. 1996. -Т. 739, № 1-2.-79 с.

19. Бушев А.Е. Исследование влияния кислородсодержащих микрокапсул на изменение стойкости быстрорежущего инструмента. . Дис. . к.т.н. Иваново: 1999. 159 с.

20. Бычков В.Л., Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Химия плазмы / Под ред. Б.М. Смирнова. Вып. 10. М.: Энергоатомиздат. 1983.

21. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме, М.: Атомиздат. 1974.

22. Вайнштейн В.Э., Трояновская Г.И. Сухие смазки и самосмазывающиеся материалы. М.: Машиностроение. 1968. 180 с.

23. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физматгиз. 1972.

24. Вейс А. Макромолекулярная химия желатина. М.: Пищевая промышленность. 1971. 480 с.

25. Внуков Ю.Н. Повышение износостойкости быстрорежущих инструментов на основе исследования их трения с обрабатываемыми материалами и реализации новых технологических возможностей.// Дис. д.т.н. М.: 1992.371 с.

26. Вульф A.M. Резание металлов JL: Машиностроение, 1973, 496 с.

27. Выхрестюк Н.И., Ткаченко Д.А., Микитенко B.C. Масс-спектрометрический метод исследования загрязнений воздуха при применении СОТС.// Тезисы докладов "Смазочно-охлаждающие тех1. А'нологические средства для обработки материалов". Киёв: 1992. С. 74.

28. Газодинамические функции / Иров Ю.Д., Кейль Э.В., Павлухин Б.Н. и др. М.: Машиностроение, 1965.

29. Гигиена и токсикология смазочно-охлаждающих жидкостей: Справочник /Кундиев Ю.Н., Тахтенберг И.М., Поруцкий Г.В. и др. Киев: Здоровье, 1982, 120 с.

30. Гигиенические мероприятия при применении смазочно-охлаждающих жидкостей для механической обработки металлов. Методические рекомендации. -Киев: ВНИИПКНефтехим, 1977. 26 с.

31. ГлинкаH.JT. Общая химия. JL: «Химия», 1976. 728 с/

32. Гордон М.Б. Исследование трения и смазки при резании металлов. //Сб. Трения и смазка при резании металлов. Чебоксары: Чувашский гос. ун-т. 1972. N7. 138 с.

33. Гордон М.Б. О физической природе трения и механизме смазочного действия внешних сред при резании металлов.// В сб."Научно-технические основы применения смазочно-охлаждающих жидкостей при резании металлов". Иваново. 1968. С. 21-45.

34. Грановский Г.И., Грановский В.Г. Резание металлов. М.: Высшая школа, 1985. 304 с.

35. Грановский Г.И., Шмаков Н.А. Метод исследования характера износа быстрорежущих сталей.

36. Григорьев С.Н. Повышение надежности режущего инструмента путем комплексной ионоплазменной поверхностной обработки. Дис. д.т.н. М.: МГТУ "Станкин". 1995. 545 с.

37. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

38. Данилин Б.С., Киреев В.Ю. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов. М.: Энергоатомиздат. 1987, 264 с.

39. Дробышева О.А. Исследование воздействия газовых сред на процесс резания стали.// Дис. . к.т.н. Иваново. 1972. 173 с Жилин В.А. Субатомный механизм износа режущего инструмента / Ростовский университет. Ростов-на-Дону, 1973, -168 с.

40. Дрожжин В.И. Адгезионная составляющая силы резания. // Материалы 6-го междун. научн.-техн. семинара "Высокие технологии в ма ши-ностроении: диагностика процессов и обеспечение качества. Интер-партнер-96". Харьков: Госуд. политехи, ун-т. 1996. С. 42.

41. Евдокимов В.Д., Семов Ю.И. Экзоэлектронная эмиссия при трении. М.: Наука. 1973.

42. Елецкий А.В., Палкина JI.A., Смирнов Б.М. Явления переноса в сла-боионизированном газе. М.: Атомиздат, 1975.

43. Жарин A.JL, Генкин В.А. О периодичности работы выхода электрона трущейся поверхности.// Трение и износ. Т. 2. N 1. С. 118-125.

44. Жарин А.Л., Фишбейн Е.И., Шипица Н.А. Влияние контактных деформаций на величину работы выхода электрона поверхностей.// Трение и износ. Т. 16. N 3. С. 488-504.

45. Заславский Ю.С., Заславский Р.Н., Евстигнеев Е.В. и др. Химия и технология топлив и масел 1973. №9. С.45

46. Инструкция по профилактике кожных заболеваний при работе со сма-зочно-охлаждающими жидкостями. Киев: ВНИИПКНефтехим, 1977,- 16 с.

47. Ионная химико-термическая обработка сплавов / Б.Н. Арзамасов и др.- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 400 с.

48. Кальнер В.Д., Кальнер Ю.В., Вернер А.К. Использование концентрированных потоков энергии для изменения свойств поверхностей материалов.// МиТОМ. 1991. N 6. С. 22-24.

49. Качан В.И., Алпатьева Т.А., Темненко В.П. Влияние микробиологического поражения на физико-химические и смазывающие свойства СОЖ

50. Химия, технология и применение смазочных материалов: Сб. науч. трудов ВНИИПКНефтехим. Киев: Наукова думка. 1979. С. 65-73.

51. Кащеев В.Н. Процессы в зоне фрикционного контакта металлов. М.: Машиностроение, 1978, 213 с.

52. Кириллов А.К., Верещака А.С., Дюбнер JI. Разработка системы экологически безопасной формообразующей обработки резанием // Междун. научно-технич. сборн. трудов "Резание и инструмент в технологических системах". Вып. 60. Харьков, ХГПУ. 2001. С. 96 101.

53. Кириллов А.К., Дмитриева Т.А. Повышение производительности и качества обработки металлов резанием за счет применения газовых сред.// Сборник научных работ ХДПУ " Высокие технологии в машиностроении". Харьков, 1998. С. 167-169.

54. Клушин М.И. Охлаждение и смазка распыленными жидкостями при резании металлов. Волго-вятское книжн. изд. 1966.

55. Клушин М.И. Резание металлов. -М.: Машгиз, 1958, 455 с.

56. Клушин М.И., Тихонов В.М., Троицкая Д.Н. Охлаждение и смазка распыленными жидкостями при резании металлов. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во. 1966. 123 с.

57. Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование воды. М.: Стройиздат. 1974. 160 с Корнилов И.И., Глазова В.В. Взаимодействие тугоплавких металлов тугоплавких групп с кислородом. М.: Наука, 1976. - 256 с.

58. Краснов Н.Ф., Кошевой В.Н., Захарченко В.Ф. Основы аэродинамического расчета. М.: Высшая школа, 1984.

59. Куликова Е.Ю., Зайцев В.В., Зайцева Н.Б. Применение барьерного разряда как источника озона в решении ряда экологических проблем. // Экология промышленного производства. 2002, вып. 1. С. 46 50.

60. Латышев В.Н. Влияние проникающей способности анионов растворов электролитов и поверхностно-активных веществ на процесс резания металлов.// Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1964. N 5. С.' 173-179.

61. Латышев В.Н. Исследование механохимических процессов и эффективности применения смазочных сред при трении и обработке металлов. Дис. д.т.н. М.: 1973. 412 с.

62. Латышев В.Н. Экспериментально-теоретическое исследование воздействия внешней среды на зону резания при обработке металлов.// В сб. "Научно-исследовательские труды". Иваново: ИвТИ. 1970. С. 191203.

63. Латышев В.Н. Исследование механохимических процессов и эффективности применения смазочных сред при трении и обработке металлов. Дис. . .д.т.н. М.: 1973. 412 с.

64. Латышев В.Н., Наумов А.Г. Об эффективности использования кислорода в процессах резания // Междун. научно-технич. сборн. трудов "Резание и инструмент в технологических системах". Вып. 60. Харьков, ХГПУ. 2001. С. 121 127.

65. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985.- 64 с.

66. Латышев В.Н. Трибология резания металлов. Ч. I X. Иваново: Ив-ГУ. 2001.

67. Леб Л. Основные процессы электрических разрядов та газах. М. Л. "Гос. издат.техн. - теорет. литература", 1950. - 672 с.

68. Леб Л. Статическая электризация. М. Л.: "Госэнергоиздат", 1963. -408 с.

69. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа.- М.: Наука, 1970.

70. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: Машиностроение. 1982.- 320 с.

71. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. М.: Металлургия. 1990. 216 с.Мартынов А.К. Прикладная аэродинамика. М.: Машиностроение, 1972.

72. Костюк В.И. Состояние и перспективы работ по утилизации отработанных СОЖ.// Тезисы докл.конф. "Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки материалов". Херсон. 1992. С. 11-12.

73. Магнитные жидкости в машиностроении// Под ред. Д.В.Орлова, В.В.Подгоркова. М.: Машиностроение. 1993. 272 с.83. 237. Макаров А.Д. Оптимизация процессов резания. М.: Машиностроение. 1976. 278 с.

74. Мак-Даниэль И., Мэзон Э., Подвижность и диффузия ионов в газах: Пер. с англ. М.: Мир, 1976.

75. Михайлов А.Н. Химия дубящих веществ и процессов дубления. М.: 1953.- 794 с.

76. Морозова Т.М. Исследование свойств йод содержащих микрокапсули-рованных СОТС при точении труднообрабатываемых материалов. Диплом. Иваново, 1998.

77. Мухортов В.М., Головко Ю.И., Толмачев Т.Н., Мащенко А.И. Гетеро-эпитаксиальный рост пленок сложного оксида из самоорганизованной системы, образующейся в плазме газового разряда. // ЖТФ, 1999, том 69, вып. 12. С. 87-91.

78. Наумов А.Г. Исследование работоспособности быстрорежущего инструмента, имеющего в своей поверхности структуры со свойствами твердых смазок.// В сб. научных трудов ХГПУ "Высокие технологии в машиностроении". Харьков: 1998. С. 171-173.

79. Наумов А.Г., Латышев В.Н. Влияние химико-термической обработки быстрорежущего инструмента на трибологические характеристики при резании металлов.// Трение и износ. 1994. Т. 15. N 4. С. 645-651.

80. Новик Ф.С., Арсов, Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение. 1980.

81. Патент РФ N 2107542. Способ получения микрокапсул. Авторы: Латышев В.Н., Наумов А.Г., Боровков Н.Ю., Чиркин С.А., Сибрина Г.В. Заявл. 08. 10.96. Зарегистрировано в Госреестре 27.03.98.

82. Патент РФ N 2122464. Способ получения микрокапсул. Авторы: Латышев В.Н., Наумов А.Г., Боровков Н.Ю., Чиркин С.А.f

83. Патент США кл.62-3. Метод охлаждения с помощью коронного разряда. (Ф 25 В, опубл. 3.10.76)

84. Перцов Н.В., Сердюк В.М. Миграция поверхностно-активных веществ по свежеобразованной поверхности.// Коллоидный журнал. 1988. Т. 42. Вып. 5. С. 991-994.

85. Перцов Н.В., Щукин Е.Д. Физико-химическое влияние среды на процессы деформации, разрушения и обработки твердых тел. Обзор.// Физика и химия обработки материалов. 1970. N 2. С. 60-82.

86. Петрова В.Д. Резание металлов в среде охлажденного ионизиро- ванного воздуха.// Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и промышленная реализация новых механических и физико-химических методов обработки". М.: 1988. С. 74.

87. Петрянов-Соколов И.С., Сутугин А.Г. Аэрозоли. М.: Каука. 1989. -144 с.

88. Погребняк А.Д., Ремнев Г.Е., Чистяков С.А. и др. Модификация свойств металлов под действием мощных ионных пучков.//Известия ВУЗов. Физика. 1987. N 1. Т. XXX. С. 52-65.

89. Подгорков В.В. О роли газовой фазы и явлений электризации распыленных жидкостей при резании металлов.//В сб. "Научно-технические основы применения смазочно-охлаждающих жидкостей при резании металлов". Иваново. 1968. С. 78-109.

90. Подгорков В.В. Разработка способов и техники применения технологических сред и магнитных жидкостей при трении и резании металлов. Дис. д.т.н. Иваново. 2002. 382 с.

91. Подгорков В.В., Латышев В.Н. Влияние состава распыляемых жидкостей на их свойства и эффективность действия.// Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 1966. №5. С. 157-159.

92. Подураев В.Н., Татаринов А.С., Петрова В.Д. Механическая обработка с охлаждением ионизированным воздухом// Вестник машиностроения. 1991.№11. С. 27-31.

93. Полоник П.А. Борьба со статическим электричеством в текстильной и легкой промышленности. М.: "Легкая индустрия", 1966.1. С 166.

94. Постников С.Н. Исследование электических явлений при трении и резании металлов// Автореферат дис. к.т.н. М.: ИМАШ. 1968.

95. Постников С.Н. Электрические явления при трении и резании. Горький: Волго-Вятское кн. изд-во. 1975. 280 с.

96. Проклад. В.А., Горелов В.А., Полоскин Ю.В., Ахметзянов И.Д., Ве-рещака А.С., Хаустова О.В. Экологически безопасная технология резания.// Тез. докл. научно-технического симпозиума " Двигатели и экология". М.: ВВДХ. 2000. С.47-54.

97. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями. М.: Наука. 1974, 322 с.

98. Режимы резания металлов: Справочник/ Под ред. Ю.Б. Брановского. -М.: Машиностроение, 1985, 180 с.

99. Рубашов И.Б., Бортников Ю.С. Электрогазодинамика. М.: Атомиз-дат, 1971. 168 с.

100. Русанов В.Д., Фридман А.А. Физика химически активной плазмы. М.: Наука, 1984.-415 с.

101. Синебрюхов А.А., Харлов А.В., Бурков П.В., Яуфман Я.И. Исследование модификации поверхности быстрорежущей стали под воздействием ионного пучка.// Материалы междун. научн.-практич. симпозиума

102. Трибология и технология. Славянтрибо-4". Рыбинск: 1997. Книга 1. С. 74-77.

103. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник./ Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берли-нера. М.: Машиностроение. 1995. -496 с.

104. Солодихин А.Е. Влияние электростатического состояния воздушной среды на процесс точения стали // Электронная обработка материалов. 1972. №3. С. 15 -19.

105. Солодовник В.Д. Микрокапсулирование. М.: Химия. 1980. 216 с.

106. Сухое электростатическое охлаждение при зубофрезеровании // Холмогорцев Ю.П. // Вестн. машиностр. 2001. - № 1. С. 45 - 47.

107. Сухоруков З.М., Тихонов В.М., Новиков B.C. Действие окислительной газовой фазы внешней среды на контактные процессы при точении.//В сб. "Физика трибологических систем". Иваново: 1988. С. 36-45.

108. Чиркин С.А. Исследование работоспособности быстрорежущего инструмента при направленной микродозированной подаче СОТС в зону контакта. Дис. к.т.н. Иваново, 1999.

109. Тимофеев П.В. О действии кислорода в процессе резания металлов.// Изв. ВУЗов. Машиностроение. 1969. N 4.

110. Тихонов В.М. Влияние внешней среды на изнашивание резцов.// В сб. "Фрикционное взаимодействие твердых тел с учетом среды". Иваново. 1982. С. 113-123.

111. Точение нержавеющей стали с охлаждением струей воздуха // Jixie gongcheng xuebao. 1999. - 35, № 4. - С. 93 - 95.

112. Трент Е.М. Резание металлов./ Пер. с англ. Под ред. П.Д. Беспахотного. М.: Машиностроение. 1980. -263 с.

113. Феклисова Т.Г., Харитонова А.А. и др. Некоторые особенности три-бологического окисления углеводородов.// Трение и износ. 1985. Т. 6. N2. С. 339-346.

114. Физические величины: Справочник / А. П. Бабичев, Й.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С.Григорьева, Е.З. Михайлова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 123 с.

115. Физическая энциклопедия.// Коллектив авторов. М.: Советская энциклопедия. 1990. Т. 2. 704 с. Хаксли Л., Кромптон Р. Диффузия и дрейф электронов в газах: пер. с англ. / под ред. Иванова А.А. М.: Мир, 1977.

116. Харламов В.В. и др. Новые экологически чистые смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) на безмаслянной основе.// Материалы межд. науч.-техн. симпозиума "Трибология и технология. Славянтри-бо-4". Рыбинск. -1997. -С. 78-81.

117. Худобин Л.В., Жданов В.Ф. О возможности активации СОЖ импульсными электрическими полями. // Физика, химия, механика процесса трения. Иваново. 1977. С. 60 62.

118. Худобин Л.В., Жданов В.Ф. О возможности активации СОЖ импульсными электрическими полями.// Чистовая обработка деталей машин. Саратов: СПТ. 1980. С. 49-53.

119. Худобин Л.В., Котельникова В.И. Исследование механизма и эффективности термической, ультразвуковой и световой активации смазоч-но-охлаждающих жидкостей.// Вопросы обработки металлов резанием. Иваново. 1975. С. 11-16.

120. Шимони К. Физическая электроника. М.: "Энергия", 1977. 608 с.

121. Шустер Л.Ш. Адгезионное взаимодействие режущего инструмента с обрабатываемым материалом. М.: Машиностроение. 1988. 96 с.

122. Экологически чистые смазочно-охлаждающие технологические средства / Латышев В.Н., Наумов А.Г., Бушев А.Е., Верещака А.С. // Вестн. машиностр. 1999. - № 7. - С. 32 - 35.

123. Экологически чистые СОТС / Лысенков М.М. // Инструмент. 1998. -№ 10. - С. 27.

124. Энгель А. Ионизированные газы. 1959

125. Якунин Г.И. Повышение стойкости быстрорежущих резцов при резании с подачей газообразного кислорода в зону стружкообразования.// СТИН. 1955. N4. С. 21.

126. A steble Fluid // Manuf. Eng. (USA). 1999. - 122 - 5. - С. 183.

127. Cherrington B.E. Gaseous Electronics and Gas Laser. Oxford; N.Y.: Pergamon Press, 1982.

128. Corbin G.A., Cohen R.E., Baddour R.F. Kinetics of polymer surface fluo-rination// Polymer. 1982. V.23. N10. p. 1546-1548.

129. Doyle E., Home J. Adhesion in metal cutting: anomalies associated with oxigen. Wear. 1980. P. 383 391.

130. Die Menge machts // Produktion. 1998. - № 24. - C. 56.

131. Dry machining supports environmental measures // J. Rob. and Mechetron. 1998. № 10 , - C. 39.

132. Dry Turning ekological technologie of machining hard material // Tech-nologia. 1999.-C. 607 - 608.

133. Iamada Т., lido M. Cooling method by use of corona discharge. Pat. USA, CI. 62 -3 (F25 b 21/02), № 3938345.

134. Fluide de coupe // Mach. prod. 1999. - № 706f. - C. 57.

135. Gutes aus der Natur // Produktion. 1998. № 17. - C. 19.3. Lubrification // Mach. prod. - 1999. - № 706f. - C. 51.

136. Jetzt auch Kosten senken mit Trocktnbohren // Maschinenbau. 1999. № 11.-C.33.

137. Minimal im Kommen // Produktion. 1999. № 12. - C. 23.

138. Minimalmengenschmierung senkt Kosten beim Spanen I I Mfschinen-markt. 1999. C.40-43.

139. Perspektiven mit wenn und aber // Produktion. 1999. 47. - C. 28.

140. Soluciones liquidas. IMHE: Inf. mag.- heramienta, equipos у acces. 2000, № 262, c. 44, 45.1. МЕЖГОСУДАРСТ ВЕНН'ЫИ1. СТАНДАРТ :1. МАСЛА ИНДУСТРИАЛЬНЫЕ1. ГОСТ 20799-881. Наименование показателя

141. Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с

142. Массовая доля серь: j I \ в маслах из сернистых | 1,0 ; 1,0 I 1,0 нефтей, %, не более

143. Содержание механических примесей6.Содержание воды

144. Плотность при 20 °С,кг/м3, не более

145. Температура застывания °С, не выше1,0 ! 1,0 | 1,0 j 1,1 | 1,11. Отсутствие870 ! 880 j 880-18 i -15 : -151. Следы 880 i 890 ! 890900 : 910-30-15 ; -15 . -15 ; -159.Цвет на колориметре

146. КОН на 1 г масла, не I j ; I jболее ill: I0,40 | 0,401. По ГОСТ 33 j1. ИЛИ Iприложению ; А(1) !

147. По ГОСТ ! 5985 или ГОСТ 113621. По ГОСТ 1461

148. Наименование аэроионизирующего оборудования

149. Ионизатор», разработан ИвГУ

150. Наименование организации (ее подразделения), выполнявшей измерения:

151. Учреждение ФНПР «НИИ охраны труда в г. Иваново», лаборатория гоомосвещения

152. Наименование измеряемого производственного фактора Концентрация аэроионов

153. Сведения о средствах измерения:

154. Счетчик аэроионов типа "Сапфир-Зк" №041472, дата поверки 14.01.05, свидетельство № 3/350/2-004/4-05

155. Дата проведения измерения: 29.11.05

156. Концентрация аэроионов (ион/см3)

157. Номер измерения 1 2 3 4 5 6 7 8 Среднее

158. Режим работы Рабочий режим (1=80 мкА), отрицателы электрода, расстояние от коронир ная полярность коронирующего эующего электрода 50 мм- 167000 140000 139000 122000 136000 117000 135000 146000 137750530 0 180 0 390 210 440 1130 340

159. Режим работы Рабочий режим (1=80 мкА), отрицательная полярность коронирующего электрода, расстояние от коронирующего электрода 500** мм- 1000 37000 3000 42000 58000 3100 40000 5100 *120 60 80 30 0 130 200 150 100

160. Режим работы Максимальный режим (1=100 мкА), отрицательная полярность коронирующего электрода, расстояние от коронирующего электрода 50 мм- Перегрузка (более 200000) >2000001100 3000 2800 1500 1600 1800 2900 3100 2250

161. Режим работы Максимальный режим (1=100 мкА), отрицательная полярность коронирующего электрода, расстояние от коронирующего электрода 500** мм- 310 220 94000 77000 180 81000 3100Q 340 *0 80 0 80 180 170 10 180 90

162. Режим работы Рабочий режим (1=80 мкА), положительная полярность коронирующего электрода, расстояние от короны 50 мм- 1330 1150 1220 1270 1290 1260 1220 1290 1250

163. Перегрузка (более 200000) >200000

164. Режим работы Рабочий режим (=80 мкА), положительная полярность коронирующего электрода, расстояние от коронирующего электрода 700** мм- 510 840 450 690 580 730 720 600 640124000 152000 151000 199000 170000 151000 143000 137000 1530000

165. Среднее значение не выводилось из-за большого разброса показаний ** Приемник аэроионов расположен перпендикулярно воздушному потоку8. Выводы:

166. В зоне коронного разряда происходит эффективное образование аэроионов.

167. При положительной полярности коронирующего электрода интенсивность образования аэроионов более высокая, чем при отрицательной.

168. Должность, фамилия, инициалы, подпись проводившего замеры

169. Вед. науч. сотр. лаб. промосвещения Т.Н.Частухина

170. Зав. лабораторией промосвещения, к.т.н.1. Е.И. Ильина

171. УТВЕРЖДАЮ /^о^Дир^^<<Заво^Ивмашприбор>>1. Паутов В.Е. , г .2006 г.. АКТ 11 роизвод ственщахийгштани й4

172. N« ' п/п 1 lilHMiMiniMllllll Иирфумен-(ШП.иый материал Обрабатываемый материал Применяемое СОТС Коэффициент повышения стойкости К= 1 экс/1 эталон1 <1'И IH шю Ст. 45 Аквол 1

173. Г№'|1Л0 ||М,1 |'6М5 Ст. 45 10кВ+1г/ч 1,71. И-20А

174. Т5КЮ Ст. 45 1 ОкВ+1 г/ч 1,5т И-20А1 *l»|i. lit Т5К10 Ст. 45 Озон 1,2

175. If" у И) Ф1,! Р6М5 Ст. 45 Аквол 111 lu:|i;|il И1 1,1 Р6М5 Ст. 45 -2кВ +0,2г/ч 1,51. И-20А

176. Ф|НЦ| Т5К10 Ст. 45 -2кВ +0,2г/ч 1,41. И-20А1. ('шлшнФУ . |>6М5 Ст. 45 Озон 1,3

177. Ipii мрншиЦШНП ||оцытш1ий запах масла отсутствовал. От I'! I «ЧнниД «11нм1111Шрмбор»: От ИГТА:

178. Рис. П. 1. Трибограмма трения АМг2 сталь 45 закаленная а масле И-20А методом частичного погружения.

179. SO 60 70 80 90 100110120 130 140 150 160 170180 190 2СО 210 220 230 240 250 280 770 МО 710 300 310 320 330 340 3S0 360 370 300 Э90 400 41

180. Рис. П.2. Трибограмма трения АМг2 сталь 45 закаленная а в среде ионизированного воздуха 10 кВ с микродозами масла И-20А 0,5 г/ч100 1» 140 160 180 200 220 240 280 2Я0 300520 540 560

181. Рис. П.З. Трибограмма трения АМг2 сталь 45 закаленная а масле И-20А в среде ионизированного воздуха 10 кВ с микродозами масла И-20А 1 г/ч0 23 0 22 0 20 019 017 0 16 0 13 0.14 Й0 13 0 12 ОМ 0.10 0 09 0 08 007 0 05 ОМигр

182. О Ю 20 "» *0 50 to 70 во 90 100 110 120 IX 1*0 150 18Q 170 100 ЛЭД 2Св 210 220 230 240 250 200 270 380 290 300 310 320 330 340 350 300 370 ЗвО ЗЮ ВДОI

183. Рис. П.4. Трибограмма трения 12Х18Н10Т сталь 45 закаленная а масле И-20А методом частичного погружения.0 2а 0 23 022 0 20 О 19 017 О 1С О ISо мао.1з 012 0.11 О 10 0.09 0.08 0 07 0 05 ОМ о1. Г"»*****

184. О Ю 20 30 40 50 во 70 во 90 1 00 110 120 130 1 40 1 50 160 170 180 190 200 210 220 2Э0 240 250 280 270 280 290 300 310 320 330 340 3S0 ЗвО 370 380 300 400

185. Рис. П.6. Трибограмма трения 12Х18Н1 ОТ- сталь 45 закаленная в среде ионизированного воздуха 10 кВ с микродозами масла И-20А 1 г/ч0 28 023 0.22 0 20 0 19 0.17 0 16 0.15 0.14sou 0 12 0 11 0.10 0 09 0 08 0.07 0 05 004 0

186. О Ю 30 30 40 И SO 70 80 Ю 100 110 120 130 140 1 50 1 60 1 70 180 1 90 200 210 220 230 240 2SO 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 4001

187. Рис. П.8. Трибограмма трения сталь 45 сталь 45 закаленная в среде ионизированного воздуха 10 кВ с микродозами масла И-20А i г/чi i I