Технологии обработки и применения жидкостей

1 Смазочно-охлаждающие жидкости

Название: Смазочно-охлаждающие жидкости
Раздел: Промышленность, производство
Тип: реферат Добавлен 02:38:55 21 мая 2011 Похожие работы
Просмотров: 2710 Комментариев: 11 Оценило: 11 человек Средний балл: 4.1 Оценка: 4 Скачать
Технологии обработки и применения жидкостей

Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) – сложные многокомпонентные системы, предназначенные в основном для смазки и охлаждения металлообрабатывающих инструментов и деталей, что способствует снижению износа инструментов и повышению точности обработанных деталей. В процессе обработки материалов СОЖ выполняют, кроме того, ряд других функций: вымывают абразивную пыль и стружку, защищают обработанные детали, инструмент и оборудование от коррозии, улучшают санитарно-гигиенические условия работы.

Кроме того, смазочно-охлаждающие жидкости (антифризы) применяются для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, радиоэлектронной аппаратуры, промышленных теплообменников и других установок (в том числе систем отопления), работающих при температурах ниже 0°С. Основные требования к антифризам: низкая температура замерзания, высокие теплоёмкость и теплопроводность, небольшая вязкость при низких температурах, малая вспениваемость, высокие температуры воспламенения. Кроме того, антифризы не должны вызывать разрушения конструкционных материалов, из которых изготовлены детали систем охлаждения.

В зависимости от состава различают три основные группы СОЖ, используемых в металлообработке:

1. Чистые минеральные масла и (или) масла с противоизносными и противозадирными присадками жиров, органических соединений серы, хлора, фосфор. К ним добавляют также антикоррозионные, антиокислительные и антипенные присадки в количестве 5-50%.

2. Водные эмульсии минеральных масел , которые получают на месте потребления разбавлением водой эмульсолов, состоящих из 40-80% минерального масла и 20-60% эмульгаторов, связующих веществ, ингибиторов коррозии, антивспенивателей, бактерицидов.

3. Водные растворы поверхностно-активных веществ и низкомолекулярных полимеров , которые, аналогично эмульсолам, получают из концентратов, содержащих 40-60% поверхностно-активных веществ, полимеров, ингибиторов коррозии, антивспенивателей, бактерицидов и 40-60% воды. Концентрация рабочих эмульсий и растворов зависит от условий применения и обычно составляет 2-10%.

Смазочно-охлаждающие жидкости получают компаундированием (смешением) базовой основы с присадками. Применяются СОЖ главным образом при обработке металлов резанием, обработке металлов давлением, при обработке пластмассы и Технологии обработки и применения жидкостейметаллокерамики. В каждом отдельном случае выбор СОЖ определяется видом и режимом обработки, составом и свойствами инструментального и обрабатываемого материалов, требованиями к качеству обработанной поверхности, способом подачи жидкости и др.

Масляные СОЖ , благодаря их высоким смазочным свойствам, широко применяют при тяжёлых режимах обработки (низкие скорости, большие глубины резания); водные СОЖ с учётом их охлаждающих свойств используют главным образом для высокоскоростной обработки.

Эмульсолы – это многокомпонентные составы на основе минеральных масел и поверхностно-активных веществ. При смешении с водой эмульсолы образуют устойчивые коллоидно-дисперсные системы типа лиофильных эмульсий или мицеллярных растворов, содержащих водонерастворимые компоненты в солюбилизованном состоянии. На 40-80% эмульсолы чаще всего состоят из нефтяных масел, на 10-30% — из мыл или мылоподобных

поверхностно-активных веществ (сульфонатов, оксиэтилированных алкилфенолов, алифатических кислот и др.), играющих роль эмульгаторов и солюбилизаторов. Кроме того, эмульсолы могут содержать спирты и полиэтиленгликоли, различного рода присадки, бактерициды, воду, иногда высокодисперсные твёрдые тела. Эмульсолы разных марок выпускаются промышленностью в виде концентратов, разбавлением которых водой получают смазочно-охлаждающие жидкости.

Антифризы — основным сырьём для производства антифризов является моноэтиленгликоль. Выпускают моноэтиленгликоль двух марок: волоконнный и антифризный. Для волоконного предъявляют очень жесткие требования к содержанию примесей альдегидов.

Антифризы состоят из следующих компонентов:

Основа антифриза — водно-гликолевая смесь, от которой зависит способность антифриза не замерзать при низких температурах, его удельная теплоемкость, вязкость и воздействие на резину. Наиболее распространены антифризы на основе этиленгликоля.

Технологии обработки и применения жидкостейНо его водный раствор агрессивен к материалам деталей системы охлаждения (стали, чугуну, алюминию, меди, латуни, припою). Поэтому в состав антифризов добавляют комплекс присадок.

Комплекс присадок — это набор противокоррозионных (ингибиторов), антивспенивающих, моющих и стабилизирующих компонентов. Кроме того, могут присутствовать ароматизирующие компоненты. Чистый этиленгликоль – это маслянистая жидкость, сладковатая на вкус, с температурой кипения 196°С и замерзания минус 12,3°С. Свойства воды как теплоносителя (теплопроводность, теплоемкость и вязкость) существенно лучше чем у этиленгликоля, что видно из таблицы 1. Однако использование гликолевых растворов позволяет существенно понизить температуру замерзания, в чем и заключается основной смысл использования антифризов.

Автомобильные антифризы – низкозамерзающие охлаждающие жидкости для системы охлаждения автомобиля.

К автомобильным антифризам предъявляются следующие требования:

1. Высокая теплоемкость и теплопроводность.

2. Низкая температура замерзания (безопасная эксплуатация автомобиля практически при любых отрицательных температурах охлаждающего воздуха).

3. Высокая температура кипения (нормальная работа двигателя в летнее время).

4. Высокая температура воспламенения (обеспечивает безопасность при использовании).

5. Малая вязкость, особенно при низких температурах (высокая затрудняет циркуляцию и снижает теплопередачу).

6. Малая вспениваемость(при большой снижается теплопередача, возможет перегрев двигателя и образование паровых пробок).

7. Низкая коррозионная активность (этот показатель является одним из решающих при оценке качества антифриза).

8. Инертность к резиновым шлангам и уплотнителям. Общепринятых классификаций (спецификаций) как, например, в области моторных масел (API, ACEA) не существует.

Технология производства антифризов включает в себя стадии смешения основы, воды, пакета присадок и последующую фасовку.На первой стадии проводится приготовление концентрата из моноэтиленгликоля с применением присадок.

Технологии обработки и применения жидкостейПосле изготовления концентрат проходит многоступенчатую очистку. Далее проводится разбавление концентрата химически очищенной водой в строго определенной пропорции. Затем уже готовый антифриз через фильтры поступает на линию розлива, где упаковывается в полиэтиленовые канистры и ПЭТФ-бутылки, а так же закачивается в накопительные емкости, откуда заливается в бочки, авто- и железнодорожные цистерны.

Для производства качественной охлаждающей жидкости с определенных набором параметров необходим тщательный контроль за дозировкой и качеством смешения компонентов. Но особенностью производства охлаждающих жидкостей является тот факт, что этот процесс требует не столько дорогого и сложного оборудования, сколько определенного качества компонентов. Именно от исходного сырья зависит качество продукта.

Развитие технологий производства охлаждающих жидкостей связано с разработкой и совершенствованием присадок, препятствующих агрессивному влиянию водно-гликолевой смеси на систему охлаждения. В традиционной технологии производства охлаждающих жидкостей используются антикоррозийные присадки на основе силикатов, аминов и нитритов.

По мере совершенствования автомобильных двигателей, появления новых материалов, традиционные антифризы стали устаревать. Стали разрабатываться новые виды присадок, которые содержат лишь соединения органических карбоновых кислот.

2 Группы предъявляющие к смазочным охлаждающим материалом при обработке резанием.

К смазочным охлаждающим материалом для обработки резанием предъявляют 3- и группы требование а именно:

а) Функциональное требование

б) Эксплатуционное требование

К функциональным свойствам (требованием) относятся:

1)Способность обеспечивает смазывание узлах граничного трения- заготовки инструмент (так называемая смазочная способность)

2) Способность проникать в зону контактного инструмента – стружка – обрабатываемой детали и отводить тепло из этой зоны (охлаждающая способность)

Читайте также:  Заточной станок для цепей бензопил рейтинг

3)Способность удалять с поверхности детали не нужные компоненты (моющие способность).

К эксплатуционным (технологичноские) требования является:

1) Стабильность при хранение эксплуатация это связано с тем что этот «СОЖ» чаще всего используют замкнутой системы;

2) Не должны способствовать коррозирующие действия на элементы станка и обрабатываемой детали;

3) Отсутствие отложений и образование осадка на детали;

4) СОЖ должно исключать образование спеновености;

5) Обладать устойчивости к зарождению грибкам и бактериями;

6) Пожарная безопасность.

К санитарной требование является:

1) Отсутствие вредного воздействия на человека;

2) Отсутствие не приятного или резкого запаха;

3) Простота обеззараживание СОЖ;

4) Минимальное загрязнение станочных вод.

Два последующих пункта позволяет решить замкнутая система использование СОЖ на метало режущих станках.

Основные технологическими функции «СОЖ» и теоретические представление о механизме их действиях стойкость режущих инструментах и сам процесс резание сводит к следующему: тела при соприкосновение с которыми в момент резания образуют внешную среду (заготовка, инструмент, стружка).

Изменения свойства СОЖ тем самым изменяют внешную среду в которой процесс резание влияет внешней среды как на процесс резания так и на стойкость режущего инструмента весьма многогранна и разнообразна. Прежде всего внешняя среда признана поглощать (отбирать часть теплоты образующие в процессе резание) что в свою очередь изменяет температурные характеристики обрабатываемой заготовки и инструмента.

Способность обирать теплоту зависит от многих параметров характеризующих СОЖ. Чем ниже вязкость и выше теплопроводность «СОЖ», тем охлаждающие свойства среды будут больше.

Технологии обработки и применения жидкостейЧем больше теплоемкость и скрытая теплота парообразования, тем охлаждение больше. На степень охлаждения так же оказывает влияние скорость подвода и отвода «СОЖ», а так же значения разности температур охлаждающей среды и охлаждающих тел. И тем указанные характеристики выше тем теплоотвод выше. Охлаждение зону резание на большинстве операции показывает, только полезные действия.

Технологии обработки и применения жидкостейНа ряду с охлаждаемым действия внешней среды часто она выполняет роль смакующего действия и функцию удаления стружки из зоны резание. Смазывающая способность внешней среды обслуживается смазывающие и моющие свойствами последней заключается в том что молекулы охлаждающей жидкости обволакивают частицы стружки препятствует слипание и облегчает удаление частиц из зоны резание.

Эффективность применение смазочно-охлаждающие жидкости так же зависит от следующие параметров:

1) Химический состав СОЖ;

2) Форма струи подачи СОЖ;

3) Направление подачи СОЖ;

4) Скорости струи СОЖ;

5) Размеры частиц жидкости образующую струю;

Рассмотрим процессы обработки материалов в жидкости в основном применительно к теплоиспользующим установкам текстильной промышленности. Перечислим некоторые из этих процессов [1].

Шлихтование – нанесение на пряжу шлихты  крахмала или синтетических веществ с аналогичными свойствами. Эта процедура способствует увеличению прочности пряжи и уменьшению коэффициента трения в процессе ткачества. Из полученной ткани шлихту удаляют путем промывки водой или растворами – это расшлихтовка ткани.

Отварка производится с целью удаления природных примесей, а также примесей технологического характера, попадающих на волокно в процессах прядения и ткачества.

С целью удаления из волокон природных красящих веществ производится беление.

Мерсеризация производится с целью повышения сорбционной способности хлопковых волокон, что увеличивает гигроскопичность материала и его способность к окрашиванию.

Процесс крашения, в результате которого материал приобретает окраску, устойчивую к внешним воздействиям.

Промывка производится на различных стадиях технологического процесса и ставит своей задачей либо удаление природных загрязнений, например из шерсти, либо удаление компонентов растворов, использовавшихся в процессе обработки материала.

Аппретирование  нанесение на ткань аппрета с целью придания ей необходимых потребительских свойств, например, таких как несминаемость, стойкость к истиранию, водоупорность и т.д.

В рассмотренных процессах, за исключением промывки, обработка материалов производится водными растворами соответствующих реагентов. Термодинамические (плотность, температура насыщения и др.) и теплофизические (удельная теплоемкость, теплопроводность, вязкость и др.) свойства растворов несколько отличаются от соответствующих свойств чистого растворителя – воды, а значения параметров, описывающих указанные свойства, зависят от концентрации растворов и от температуры. Поскольку указанные характеристики растворов в подавляющем большинстве случаев не известны, ограничимся приближенными расчетами, используя параметры чистого растворителя – воды.

Из курса химии известно, что скорость протекания процессов растет с повышением температуры. Поэтому повышение температуры раствора способствует увеличению скорости обработки материала, а, следовательно, и повышению производительности установки. Отсюда следует, что процессы обработки материалов в жидкости должны протекать при повышенных температурах, что требует организованного рациональным способом подвода теплоты к раствору. Значение температуры растворов в тех или иных процессах обработки может ограничиваться свойствами самих растворов, свойствами обрабатываемого материала либо чисто технологическими требованиями. Если несколько аппаратов (машин), в которых последовательно протекают различные стадии обработки материалов, агрегированы в единую линию, то скорость всего процесса будет определяться наиболее медленной его стадией. В таком случае вряд ли целесообразно интенсифицировать за счет повышения температуры более быстро протекающую стадию процесса.

Процессы обработки материалов в жидкости могут протекать либо в периодическом, либо в непрерывном режиме. Периодический режим предполагает загрузку материала, заливку раствора, их разогрев, а после окончания стадии обработки – выгрузку материала и слив отработавшего раствора. Все эти процедуры повторяются при загрузке новой партии материала. При обработке в непрерывном режиме аппараты, предназначенные для последовательных стадий обработки материала (иногда включая и аппараты для обработки ткани во влажном воздухе), агрегируются в линию, и ткань непрерывно переходит из одного аппарата в другой. Разогрев машин в таких линиях зависит от сменности работы предприятия и осуществляется один раз в смену, в две смены, в неделю. Нетрудно сообразить, что работа в непрерывном режиме экономичнее, чем в периодическом режиме. Но последняя предпочтительна при обработке небольших партий материала, либо в случаях, когда не удается осуществить непрерывную транспортировку материала, например, волокна.

Ткань в рассматриваемых машинах может обрабатываться либо врасправку, либо жгутом, когда несущественно распрямление ткани по ширине.

Подвод теплоты к машинам для обработки материалов в жидкости может осуществляться различными способами. Во-первых, теплоноситель может подогреваться в отдельно расположенном теплообменнике и подаваться в машину, например, для промывки в уже нагретом состоянии. Во-вторых, обогрев может осуществляться «острым» паром, когда он через отверстия в перфориванной (дырчатой) трубе попадает в объем холодной жидкости, раствора. Конденсируясь он передает теплоту, в основном теплоту фазового перехода холодной жидкости и тем самым нагревает ее. Недостатки этого способа обогрева: теряется достаточно дорогой конденсат чистого пара и изменяется (уменьшается) концентрация раствора из-за разбавления его конденсатом. К достоинствам этого способа относятся высокая скорость разогрева жидкости и простота в сочетании с дешевизной устройства для подвода пара. В третьих, обогрев может осуществляться «глухим» паром или горячей водой, подаваемых во встроенное в машину теплообменное устройство, например змеевик. Иногда стенки сосуда, ванны делают двойными (с рубашкой), в пространство между которыми подается пар. Образующийся при обогреве глухим паром конденсат отводится из теплообменного устройства с помощью конденсатоотводчиков (конденсационных сосудов, горшков). Идеально работающих конденсатоотводчиков нет, и часть пара (пролетный пар) покидает теплообменное устройство вместе с конденсатом, что, естественно, понижает экономичность теплообменника. Зато конденсат пара не загрязняется и допускает повторное использование.

Читайте также:  Главный вид это проекция на

Теплотехнический расчет машин для обработки материалов в жидкости подразделяется на конструктивный (конструкторский), в котором ставится задача определения характеристик тепловых узлов машин и поверочный, в котором определяются режимные параметры этих узлов [1, 2, 3]. Расчеты такого типа могут быть полезны при выборе рациональных режимов и оптимизации работы машин с тепловыми узлами. Большое разнообразие машин для обработки материалов в жидкости, тем не менее, не требует разработки специальных методов их расчета, поскольку протекающие в них процессы в большинстве случаев типичны для всего оборудования. Поэтому ниже рассмотрим на конкретном примере теплотехнический расчет машины периодического действия для крашения волокна, характеризующийся разнообразием режимов ее работы.

ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ В КАЧЕСТВЕ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ.

Технологии обработки и применения жидкостей

Настоящая статья подготовлена коллективом соавторов,

работавших под его непосредственным руководством:

Батин С. Л., Болотов А. Н., Белоногова А. К., Броновец М. А., Ваганов А. А.,

Вахлаков А. А., Глухоедов Н. П., Дёмкин Н. Б., Евсин Н. И., Кесарев С. В., Козлов Ю. М., Королёв С. Б., Куприянов Е. А., Михалёв Ю. О., Морозов Н. А., Мурзаев В. В.,

Мышкин Н. К., Новиков В. В., Новикова О. О., Перминов С. М., Подгорков В. В.,

Павлычев А. П., Рыличев А. А., Русакова Н.Н., Сизов А. П., Силаев В. А., Созонтов К. К., Страдомский Ю. И., Трофименко М. И., Фадеев Ю. В., Фролова Т. В., Царёв Н. Г., Щелыкалов Ю. Я., Ярунин П. Г.

1. Институт машиноведения имени А. А. Благонравова РАН, Российская Федерация, г. Москва, 119991, улица Бардина, дом 4. Телефон: 135 – 45 – 60.

2. Ивановский государственный энергетический университет, Российская Федерация, г. Иваново, 153003, улица Рабфаковская, дом 34. E – mail: Office@polytech.ivanovo.ru

3. Специализированное конструкторско-технологическое бюро «Полюс», Российская Федерация, г. Иваново, 153000, улица Советская, дом 32. E – mail: Polyus@com.ivanovo.ru

4. Тверской государственный технический университет, Российская Федерация, г. Тверь, набережная Афанасия Никитина, дом 22, E – mail : Altor@tvcom.ru

5. Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений. Москва, 111123, Шоссе Энтузиастов, дом 38. E – mail: EOS@INKOTRADE.RU

Под редакцией доктора технических наук, профессора Подгоркова В. В.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДЕЙСТВИИ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

ПРИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МЕТАЛЛОВ.

Эффективность процесса механической обработки металлов, интенсивность изнашивания режущего инструмента, качество обработанной поверхности и другие характеристики сопро­вождающих процесс резания явлений зависят от свойств внешней среды, в которой происхо­дит резание. Принудительное изменение свойств этой среды – один из путей управления процессом резания и изнашивания режущих инструментов, оптимизации процесса механиче­ской обработки металлов. Окружающий зону обработки воздух – активная естественная тех­нологическая среда и часть системы резания. Многочисленными исследованиями установ­лено, что кислород окружающего воздуха играет очень важную роль в процессе резания ме­таллов, а эффективность смазочных и охлаждающих жидкостей (СОЖ) зависит от количе­ства растворённого в ней кислорода.

Резание металлов в среде инертных газов и в вакууме не может нормально проходить из-за сильного трения и схватывания обрабатываемого материала с инструментом. Так, точение коррозионно-стойкой стали 12Х18Р10Е в среде аргона, из-за сильного трения и схватывания сопровождается значительными колебаниями проекций силы резания; абсолютная величина их среднего значения вдвое больше, чем при резании в среде кислорода или воздуха. Обра­зующаяся при этом стружка состояла из крупных сильно деформированных элементов сре­занного слоя металла.

Кроме естественной воздушной среды, при механической обработке используют и искус­ственные технологические среды, которые могут быть твёрдыми, жидкими и газообразными. Роль твёрдых смазочных материалов при резании могут выполнять различные слоистые вещества, такие как графит и дисульфид молибдена или мягкие пластичные металлы, кото­рые в виде высокодисперсных порошков вводят в качестве наполнителя в различные пла­стичные смазочные материалы (ПСМ). В качестве газовых сред применяют азот, кислород и диоксид углерода.

Наиболее часто в качестве внешней среды, благотворно влияющей на процесс резания и изнашивания режущего инструмента, используют различные СОЖ. По составу и виду ос­новы их подразделяют на три группы: масляные жидкости, водные эмульсии минеральных масел и синтетические жидкости. Масляные СОЖ представляют собой минеральные масла с противоизносными, противозадирными, антикоррозионными и другими присадками. Актив­ными (режущими) присадками служат масла и жиры растительного и животного происхож­дения и вещества, содержащие фосфор, хлор, серу. Общий объём присадок в масляных СОЖ может составлять 5 – 40%. Водные эмульсии минеральных масел готовят из воды и эмульсолов. Доля эмульсола в воде обычно 1 – 10%. В состав эмульсолов входят минеральное масло, эмульгаторы, ингибиторы коррозии, антибактерицидные, противоизнос­ные, противопенные и другие присадки. Доля присадок в эмульсоле 20 – 30%, остальное – минеральное масло. При смешивании эмульсола с водой образуется непрозрачная эмульсия молочно-белого цвета. В машиностроении в настоящее время используют минеральные масла И-Л-А-22, И-Г-А-32 и масляные СОЖ типа МР, ОСМ и другие. Для приготовления эмульсий используют эмульсолы ЭТ-2, «Укринол», Т, ОТ и другие. Синтетические СОЖ представляют собой водные растворы водорастворимых полимеров, ПАВ и ингибиторов коррозии. В промышленных объёмах производят жидкости Аквол-10 и Аквол-11 (на основе соответственно полигликолей и ПАВ), применяемые в ивде 2 – 10% водных растворов.

Технологическая среда оказывает смазочное, моющее и охлаждающее действия. Значение каждого из этих действий зависит от свойств материалов детали и инструмента и вида опе­рации механической обработки. Моющее действие СОЖ заключается в образовании на мел­ких частицах стружки, нароста или продуктов изнашивания инструмента адсорбционных плёнок, которые обеспечивают отделение этих частиц от твёрдой поверхности инструмента или заготовки. В результате частицы легко уносятся струёй СОЖ и снижается вероятность абразивного изнашивания режущего инструмента. Смазочное действие СОЖ проявляется в образовании на поверхностях контакта обрабатываемой детали и инструмента тончайших, различных по своей природе, плёнок, уменьшающих силы трения и интенсивность изнаши­вания поверхностей трения. Уменьшению сил трения под действием смазочной среды спо­собствуют образование граничных фаз, пластифицирующее действие СОЖ на поверхност­ные слои контактирующих материалов и механическое разделение поверхностей трения. Ох­лаждающее действие СОЖ проявляется двояко и заключается не только в конвективном от­ведении от рабочих поверхностей инструмента образовавшейся и выделившейся теплоты, но и в устранении или ослаблении причин выделения теплоты благодаря смазочному действию и уменьшению сил трения.

Читайте также:  Таблица сварных швов на чертеже гост

В зависимости от условий резания интенсивность изнашивания режущего инструмента более сильно определяется либо смазочным, либо охлаждающим действиями СОЖ. В по­следнее время большинство исследователей полагают, что смазочное действие СОЖ явля­ется определяющим во всём возможном диапазоне скоростей и температур резания.

Проявление указанных действий СОЖ и других смазочных материалов и благотворное влияние на их процесс резания и изнашивания режущего инструмента возможны лишь при условии проникновения жидкости на поверхности контакта. При малой скорости резания зона контакта между обрабатываемым материалом и инструментом не сплошная, вся зона испещрена мельчайшими порами (капиллярами) размером от долей до нескольких десятков микрометров. Образующаяся стружка также пронизана капиллярами по всей толщине. По этим капиллярам СОЖ поступает в зону трения инструмента с обрабатываемым материалом. Периодическое торможение и схватывание отдельных объёмов обрабатываемого металла на поверхности инструмента приводит к образованию вакуумных полостей, способствующих проникновению жидкости. Так как процесс резания всегда сопровождается колебаниями системы станок – приспособление – инструмент – деталь, а колебания заготовки (низкочас­тотные) и инструмента (высокочастотные) не совпадают по фазе и амплитуде, контакти­рующие поверхности периодически открываются для проникновения СОЖ. Хотя механизм проникновения СОЖ в зоне резания окончательно не изучен, бесспорным и установленным является факт, что СОЖ проникает на поверхности контакта и существенно влияет на про­цесс резания, интенсивность изнашивания режущего инструмента и качество обработки по­верхности.

Поскольку температура в зоне резания практически всегда выше температуры кипения воды, технологическая жидкая среда попадает на поверхности контакта не в обычном со­стоянии, а в виде паров и отдельных частиц – молекул, радикалов или ионов входящих в со­став жидкости веществ.

Эффективность действия технологической жидкости зависит не только от её химического состава, но и от метода подачи в зону резания. Наиболее часто СОЖ попадают в зону реза­ния в виде свободно падающей струи. Кроме того, в некоторых случаях используют высоконапорное струйное охлаждение, при котором СОЖ подают под давлением 2 – 3 МПа на заднюю поверхность режущей части инструмента тонкой струёй через сопло диаметром 0,3 – 0,5 мм. Сравнительно часто используют метод охлаждения и смазывания зоны резания распылёнными жидкостями; при этом в зону резания подаётся струя воздушно-жидкостной смеси, полученной в специальном распылительном устройстве.

По механизму воздействия на процесс резания МЖ, видимо, аналогичны СОЖ, но в отли­чие от последних МЖ можно подавать в зону резания с помощью магнитного поля. Под его влиянием усиливается моющее действие благодаря улучшению смачиваемости, интенсифи­цируется смазочное действие, так как улучшаются условия проникновения МЖ на поверхно­сти контакта. МЖ оказывают более сильное охлаждающее действие, так как по теплоёмкости и теплопроводности превосходят основу.

МЖ можно использовать, когда обычные СОЖ и способы их подачи неприменимы, на­пример при использовании механизированного ручного инструмента, при работе на большой высоте, в замкнутом изолированном пространстве и других особых условиях. В связи с этим применение МЖ при резании металлов можно и следует рассматривать как новый способ подачи технологической среды в зону резания с помощью направленного магнитного поля.

Исключительную значимость приобретает использование МЖ с развитием космических исследований и космической технологии. Несомненно, в ближайшем будущем возникнет не­обходимость выполнения таких простейших операций механической обработки, как сверле­ние, развёртывание или калибрование отверстий и нарезание в них резьбы, в условиях высо­кого вакуума и невесомости при монтажных и ремонтно-восстановительных работах на ор­битальных станциях. В этих условиях следует ожидать трудностей, связанных с возможно­стью холодного сваривания (как при вакуумной сварке) инструмента с обрабатываемым ма­териалом. Дело в том, что по мере удаления от поверхности земли давление окружающей среды – атмосферного воздуха – резко падает. Так, на высоте 20 км оно составляет около 5,9 . 10 3 Па, а на высоте 200 км – лишь 3,8 . 10 – 4 Па. Орбитальные космические станции нахо­дятся на орбитах, удалённых от поверхности земли на 350 – 400 км, где давление окружаю­щей среды ещё меньше. Из-за недостатка кислорода, необходимого для образования на ра­бочих поверхностях инструмента защитных оксидных плёнок, происходит адгезионное схва­тывание поверхностей трения и образование мостиков холодного сваривания. Применение обычных СОЖ невозможно из-за сложности их направленной подачи и сбора, их вскипания и испарения.

Обычные СОЖ на водной основе при столь низких давлениях (в вакууме) использовать нельзя, так как при давлении порядка 600Па и меньше вода и жидкости на её основе могут находиться только в состоянии твёрдого тела (льда) или перегретого пара. МЖ в вакууме не кипятят и работают как обычные СОЖ в обычных условиях. Они обеспечивают нормальные условия резания и сбор образующейся стружки с помощью магнитного поля (А. С. № 1496987 СССР, МКИ 4 В 23 Q 11/02) независимо от магнитных свойств обрабатываемого ма­териала, что особенно важно при отсутствии сил тяготения.

Технологии обработки и применения жидкостейРисунок 1. Намагниченное сверло со стружкой немагнитного титанового сплава ВТ1 – 0, удерживаемого с помощью МЖ.

В процессе выполнения исследований по сверлению отверстий в тита­новых и алюминиевых сплавах замечен интересный факт воздействия магнитного поля не немагнитную стружку, смазанную МЖ. Последняя притягивалась к намагниченному сверлу и увлекала за собой немагнитную стружку. Силы сцепления между стружкой и жидкостью были достаточны для удержания на сверле сравнительно большого количества стружки (ри­сунок 1). Это явление открывает новые возможности использования МЖ.

МЖ можно применять, например, в качестве технологических сред для сбора немагнитных материалов. Таким материалом может быть не только стружка немагнитных металлов, но и другие немагнитные предметы типа отходов производства, мусора и другое. Можно собирать такие высоко­дисперсные материалы, как шлам и абразивная пыль, образующиеся при абразивной обработке металлов. Распылением МЖ в потоке запылённого воздуха капли МЖ смачивают частицы немагнитной абразивной пыли и делают их магнито­управляемыми, подверженными влиянию магнитного поля, через которое проходит поток запылённого воздуха. В магнитном поле воздух очищается, так как смоченные МЖ частицы пыли под действием МДС неравномерного магнитного поля притягиваются к полюсам маг­нитов и оседают на них.

Таблица 1. Свойства дисперсных магнитных материалов.