Введение к работе
Актуальность работы: В некоторых случаях обработки металлов оказывается более выгодным применение пластичного смазочного материала (ПСМ) взамен жидкотекучих смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), поэтому представляет интерес более детальное изучение поведения пластичных СОТС (ПСОТС) с целью оптимизации их состава и техники применения. Применение ПСОТС позволяет широко варьировать состав вводимых в них присадок, поскольку легче решается проблема совместимости компонентов, ПСМ лучше удерживаются на поверхности инструмента и стружки за счет естественной адгезии. Эти смазочные материалы расходуются в малых количествах и не требуют утилизации после использования, поскольку уносятся со стружкой. Является перспективным применять в составе ПСОТС порошкообразные трибоактивные присадки, обладающие способностью образовывать эффективный граничный смазочный слой. В частности, такими присадками, уже показавшими хорошие трибологические результаты в составе водных и масляных композиций, являются гетероциклические соединения, например, производные фталоцианина. Все вышеназванные предпосылки делают данное направление исследований актуальным.
Целью работы является:
На основании комплекса физико-химических, в частности реологических, и трибологических исследований предложить эффективные составы ПСОТС, содержащих трибоактивные присадки гетероциклического типа для операций обработки сталей сверлением и нарезания внутренней резьбы быстрорежущим инструментом, а также для увеличения работоспособности трибосопряжений.
В работе были поставлены следующие задачи:
-
Произвести физико-химические исследования поведения исследуемого типа присадок в составе ПСМ.
-
Изучить физико-химический механизм действия СОТС, содержащих присадки гетероциклических соединений, объяснить результаты их совместного действия.
-
Объяснить результаты, полученные при сверлении и трении, используя реологические характеристики ПСМ.
-
Испытать модельные составы СОТС на трибометрических установках, изучив влияние природы и концентрации присадок на триботех-нические характеристики смазочного процесса.
-
Произвести оптимизацию состава присадок для сверления и нарезания внутренней резьбы в сталях._
I Р0С НАЦИОНАЛЬНА і
I БИБЛИОТЕКА і
Методы исследования:
Выбор компонентов модельных СОТС проводили на основе их физико-химических свойств, а также на основе предварительных экспериментов. Реологические свойства полученных смазочных композиций (СК) изучали на ротационном вискозиметре Брукфилда. Процесс трения в среде СОТС моделировали на трибометре ТАУ-1 и машине трения СМЦ-2, а свойства СОТС при сверлении и нарезании резьбы определяли, измеряя работу резания и интенсивность изнашивания инструмента..
Структуру полученных СК и гранулометрический состав мелкодисперсных порошков присадок изучали с помощью электронной и поляризационной микроскопии, а температурные превращения в ПСМ — на де-риватографе. В процессе обработки результатов экспериментов использовали статистические методы обработки данных и регрессионные модели.
Научная новизна:
-
Полученные данные о взаимосвязи между физико-химическими свойствами ПСОТС и их триботехническими характеристиками; обнаружен эффект повышения термической стабильности ПСОТС при введении некоторых видов присадок гетероциклического типа.
-
Обоснован механизм действия полученных смазочных композиций на основе реологических данных.
-
Оптимизирован состав смазочных композиций на основе ПСОТС, содержащих присадки гетероциклических соединений.
Обоснованность и достоверность результатов:
Обоснованность и достоверность результатов, научных положений и выводов обеспечивается: использованием экспериментального оборудования и методик, адекватно отражающих действие СОТС на процесс сверления; удовлетворительным совпадением экспериментальных фактов с предложенной моделью формирования граничного слоя; адекватностью предложенных регрессионных моделей; корректным учетом погрешностей в процессе статистической обработки экспериментальных данных.
Автор защищает:
-
Обоснование возможности использования в качестве трибоактивных компонентов ПСОТС присадок гетероциклических соединений.
-
Оптимизированные составы ПСОТС.
-
Результаты экспериментальных исследований основных закономерностей смазочного процесса при сверлении и нарезании резьбы с использованием ПСОТС.
-
Результаты реологических исследований ПСОТС и их использование для обоснования экспериментальных результатов.
Личный вклад автора:
В диссертации изложены результаты исследований, полученных автором самостоятельно, а также совместно с проф. ИвГУ В.А. Годлевским и доц. ИвГУ Е.В. Березиной. Опубликованные статьи и выставочные экспонаты подготовлены в составе творческих коллективов, составленных из работников различных учреждений и предприятий. При этом лично автору в данных публикациях принадлежат: постановка задач, методология исследований; непосредственное выполнение экспериментов, установление основных закономерностей, формулирование выводов.
Практическая реализация Результаты диссертационного исследования переданы для практического использования: ООО «НПО ЯНТАРЬ».
Апробация работы Результаты, изложенные в настоящей диссертации, были представлены автором на следующих научно-технических конференциях, совещаниях, выставках и симпозиумах: Научной конференции Фестиваля студентов, аспирантов и молодых учёных «Молодая наука в классическом университете» 20-23 апреля 2004 г., Иваново, Ивановский гос. ун-т; Международной конференции по лиотропным жидким кристаллам «IV Чистя-ковские чтения» 15-17 ноября 2004 г., Иваново, ИвГУ; V Московском международном салоне инноваций и инвестиций, Москва, ВВЦ, 15-18 февраля 2005 г. (диплом III степени); Выставке научных достижений Ивановской области «Инновации 2004», 2004 г.; II Ивановском инновационном салоне «Инновации 2005», 2005 г.; Международном симпозиуме «Образование через науку» 17-19 мая 2005 г., Москва, МГТУ им. Баумана; Научном семинаре Кафедры механики ИГХТУ; Объединенном заседании Кафедры экспериментальной и технической физики и Трибологического центра ИвГУ. 23 июня 2005 г, Иваново, ИвГУ; Научном семинаре Проблемной лаборатории жидких кристаллов ИвГУ, Иваново, ИвГУ, октябрь 2005 г.; Научных семинарах профессорско-преподавательского состава Кафедры экспериментальной и технической физики ИвГУ, 2003,2004 гг.
Публикации: Основные положения и результаты исследований опубликованы в 6 статьях, 3 тезисах докладов
Структура и объем работы: Диссертация содержит: список условных обозначений, введение, 5 основных глав, выводы, список литературы из 147 наименований. В ней 176 страниц текста, 8 таблиц, 61 рисунок.
