ПОДБОР ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ3 НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЙ СМАЗОЧНОГО И ОХЛАЖДАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ

Кисель А. Г.¹, Ражковский А. А.², Реченко Д. С.³

¹Аспирант, Омский государственный университет путей сообщения; ²кандидат технических наук, доцент, Омский государственный университет путей сообщения; Кандидат технических наук., доцент, Омский государственный технический университет

ПОДБОР ВОДОЭМУЛЬСИОННЫХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ3 НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЙ СМАЗОЧНОГО И ОХЛАЖДАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ

Аннотация

С целью повышения качества обработки и стойкости металлорежущего инструмента производственные предприятия применяют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ). Подбор СОЖ по основным функциональным действиям – охлаждающая способность и снижение коэффициента трения – задача весьма сложная и актуальная. Наиболее распространенными и часто применяемыми являются водоэмульсионные СОЖ, благодаря ряду преимуществ по сравнению с синтетическими и масляными.

Ключевые слова: смазочно-охлаждающая жидкость, охлаждающее действие, смазывающее действие, действительный коэффициент трения.

Kisel A.G.¹, Razhkovsky A.A.², Rechenko D. S.³

¹Postgraduate student, Omsk State Transport University; ²PhD, associate professor, Omsk State Transport University; ³PhD, associate professor, Omsk state technical university

SELECTION OF WATER EMULSION CUTTING FLUIDS FOR TURNING OF THE TITANIC ALLOY OF BT3 ON THE BASIS OF PROBES OF LUBRICANT AND COOLING ACTION

Abstract

For the purpose of improvement of quality of processing and firmness of the metal-cutting tool manufacturing enterprises apply the lubricant cooling fluids (LCF).  Selection SOZH on the main functional actions – cooling ability and drop of coefficient of friction – a task very difficult and actual.  The most widespread and often applied are water emulsion SOZH, thanks to a number of advantages in comparison with synthetic and oil.

Keywords: the cutting fluid, the cooling action greasing action, the valid coefficient of friction.

Металлообрабатывающие предприятия применяют различные СОЖ на ключевых и ответственных операциях. В качестве рабочей жидкости используются водные (эмульсионные и синтетические) и масляные СОЖ, при концентрации 2 – 10 % [1,с.197]. Большой интерес представляют эмульсионные СОЖ, так как они обладают более высокой охлаждающей способностью, пожаробезопасностью, меньшей опасностью для здоровья обслуживающего персонала и относительно низкой стоимостью, несмотря на склонность к биопоражению, по сравнению с синтетическими.

На сегодняшний день не существует конкретных параметров оценки СОЖ, позволяющих подобрать наиболее эффективную для определенного вида обработки и материалов. Производители СОЖ указывают вязкость, плотность, температуры вспышки и замерзания, а также рекомендации по применению, но нет данных о параметрах смазывания и охлаждения.

Оценку и назначение СОЖ можно осуществить путем экспериментального определения их смазывающего и охлаждающего действий, что позволит повысить качество обработки (точность размеров и формы, шероховатость и микроструктура поверхности и т. д.) [2,с.28].

Определение фактического коэффициента трения с использованием СОЖ при условиях, близких к условиям резания, производилось на машине трения ИИ 5018, за счет трущихся колодки (твердый сплав Т15К6) и ролика (титановый сплав ВТ3). В исследованиях применялись эмульсионные СОЖ марок Смальта-3, Смальта-3*ЕР, Смальта ЕР, Биосил М, Addinol WH430, Blasocut 2000, Blasocut 4000, Emulcut 100, Росойл-500, Укринол-1М, Аквол-6, Mobilсut 140 и 1,5% водный раствор кальцинированной соды (в.р.к.с.). Все растворы СОЖ, кроме в.р.к.с., применялись при концентрации 10 %. Проведение исследований производилось при силе давления на колодку P=800 Н и частоте вращения ролика n=250 об/мин (диаметр ролика 40 мм).

Для определения охлаждающей способности СОЖ применялся стенд, состоящий из индукционной печи ПЛМ-1, магнитной мешалки ММ-5, емкости для исследуемой СОЖ, датчика температуры ТХА-720, термометра ТЦ-3 и ноутбука. Датчик температуры нагревался до 710 °С и погружался в емкость с исследуемой СОЖ, при этом значения изменения температуры фиксировались на компьютере и строились графики зависимостей температуры и скорости охлаждения (Рис. 1 и 2).

Рис. 1 – Зависимость изменения температуры

Рис. 2 – Зависимость изменения скорости охлаждения

Результаты исследований охлаждающего действия СОЖ и их влияния на коэффициент трения при обработке титанового сплава ВТ3 приведены в сводной таблице 1.

Таблица 1 – Результаты исследований охлаждающего действия СОЖ и их влияния на коэффициент трения при обработке титанового сплава ВТ3

Марка СОЖ	Балльная оценка СОЖ: коэффициент трения/охлаждающее действие, балл	Значение температуры, при котором достигается максимальная скорость охлаждения, °С	Макс. скорость охлаждения, °С/с	Среднее значение коэфф-та трения
Смальта-3	8/19	555	19,77	0,515
Смальта-3*ЕР	8/70	594	21,73	0,515
Смальта ЕР	0/24	599,5	19,96	0,525
Биосил М	58/69	612,8	21,66	0,45
Addinol WH430	15/78	594,5	22	0,505
Blasocut 2000	15/37	606,1	20,47	0,505
Blasocut 4000	31/43	575,8	20,7	0,485
Emulcut 100	19/86	578,1	22,33	0,5
Росойл-500	15/0	555,4	19,07	0,505
Укринол-1М	27/93	590,4	22,6	0,49
Аквол-6	4/31	562	20,24	0,52
Mobilсut 140	31/60	596,2	21,35	0,485
1,5% в. р. к. с.	100/100	568,5	22,85	0,395

Как видно из полученных данных, наименьший коэффициент трения возникает при применении СОЖ 1,5% в.р.к.с. и Биосил М, однако 1,5% в.р.к.с. имеет максимальную из полученных скорость охлаждения, а Биосил М – среднее значение, Биосил М имеет минимальное значение температуры закипания, а 1,5% в.р.к.с. – среднее значение.

В таблице 1 представлена бальная система оценки смазывающей и охлаждающей способностей испытанных СОЖ (за 100 баллов принята СОЖ имеющая лучшие показатели, за 0 – худшие).

По результатам проведенных исследований можно сделать вывод: СОЖ марок Укринол-1М и Emulcut 100 рекомендуются для скоростной обработки с малыми глубинами и подачами, так как они имеют высокие показатели по теплоотведению и низкие по снижению коэффициента трения. 1,5% в.р.к.с. имеет оптимальное сочетание качеств и может рекомендоваться как на тяжелую (черновую), так и на скоростную (чистовую) обработку. Остальные марки СОЖ обеспечивают низкие показатели как по теплоотведению, так и по снижению коэффициента трения, поэтому применение данных марок при обработке титанового сплава ВТ3 является неэффективным.