Введение к работе
Актуальность работы: Улучшение показателей процесса обработки металлов является главной задачей в металлообработке, которая напрямую зависит от эффективности применяемых смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС). Поэтому для достижения данной задачи необходимо совершенствовать СОТС. Одним из наиболее действенных методов их совершенствования является улучшение состава СОТС посредством введения в них различных по природе и химическому строению функциональных присадок.
Общим недостатком применения функциональных присадок является в большинстве случаев их токсичность. Поэтому большой интерес вызывает замещение их в составе СОТС экологически более безопасными аналогами. К одним из таких альтернативных присадок относятся мезогенные соединения холестерола (МСХ). Данные вещества являются наиболее эффективными при трении и резании, по сравнению с другими ЖК соединениями, являются нетоксичными, не обладают канцерогенным действием, полностью биоразложимы. Кроме того, благодаря своему химическому строению молекулы МСХ способны структурироваться в зонах трибологического контакта инструмента и обрабатываемой поверхности, чем достигается их высокая смазочная способность. В последнее время были синтезированы соединения, имеющие высокие температуры термического разложения, что делает возможным применение их в процессах металлообработки.
Работа была выполнена в рамках НИР тематического плана научных исследований ИвГУ по заданию Минобрнауки России.
Цель работы: Улучшение технологических свойств СОТС для сверления конструкционных сталей за счет присадок жидкокристаллических соединений.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
-
Установить критерии отбора перспективных МСХ в качестве присадок к СОТС и разработать составы новых СОТС с этими присадками.
-
Разработать лабораторный экспериментальный стенд для исследования влияния СОТС на процессы сверления и развертывания и методику проведения испытаний на стенде.
-
Изучить влияние разработанных СОТС на силовые показатели процесса сверления.
-
Оптимизировать состав СОТС, позволяющий улучшить показатели обработки на операциях сверления.
Методы исследования. Работа выполнена на основе фундаментальных положений теории резания металлов, законов физики и химии с применением методов математической обработки экспериментальных данных. Свойства СОТС при резании определяли, измеряя момент резания, интенсивность изнашивания инструмента, а также проводили измерение шероховатости обработанной поверхности.
Научная новизна работы:
-
Сформулированы концептуальные положения по отбору перспективных МСХ для формирования пакета присадок к СОТС для сверления металлов. Предлагается использовать в составе смазочной композиции различные по физическим свойствам присадки МСХ, которые обеспечат непрерывное существование состояния эпитропного мезоморфизма при сверлении в зоне резания и по всей длине рабочей части сверла, где происходит движение стружки.
-
Установлена взаимосвязь смазочного действия СОТС при сверлении различных сталей от вида и содержания ранее неисследованных присадок МСХ.
-
Показан сенергизм действия присадок МСХ с различными температурными областями существования мезоморфизма в улучшении смазочного действия СОТС при сверлении.
Практическая ценность работы:
-
Научные и практические результаты работы реализуются в госбюджетных научно-исследовательских работах, выполняемых на базе трибологического центра и кафедры экспериментальной и технической физики ИвГУ.
-
Разработан лабораторный экспериментальный стенд для исследования влияния СОТС на процессы сверления и развертывания и методика проведения испытаний на данном стенде.
-
Оптимизирован состав СОТС с присадками МСХ, позволяющий повысить качество обработки на операциях сверления за счет снижения силовых показателей процесса на 15 % по сравнению с режущим маслом СП-4.
Соответствие паспорту специальности: Содержание диссертации соответствует следующим областям исследования, указанным в паспорте специальности 05.02.07 — технология и оборудование механической и физико-технической обработки: п. 2 «Теоретические основы, моделирование и методы экспериментального исследования процессов механической и физико-технической обработки, включая процессы комбинированной обработки с наложением различных физических и химических воздействий» и п. 3 «Исследование механических и физико-технических процессов в целях определения параметров оборудования, агрегатов, механизмов и других комплектующих, обеспечивающих выполнение заданных технологических операций и повышение производительности, качества, экологичности и экономичности обработки».
Апробация работы: Основные положения диссертации были доложены на международной научно-технической конференции «Полимерные композиты и трибология (Поликомтриб-2011)» (Гомель, 2011), международной научно-технической конференция «Трибология — машиностроению» (Москва, ИМАШ РАН, 2010), межвузовских научно-практических семинарах «Надежность и долговечность машин и механизмов» (Иваново, ИГИПС МЧС РФ, 2010—2011); окружном молодежном инновационном конвенте (Иваново, 2010), региональных молодежных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы трибологии» (Иваново, 2009—2011).
Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах общим объемом 2,2 п. л., лично автору принадлежит 0,6 п. л., в том числе 4 публикации в изданиях, входящих в перечень ВАК.
Обоснованность и достоверность полученных результатов диссертационной работы обеспечиваются корректным применением известных экспериментальных методик, методов статистической обработки экспериментальных данных, адекватностью построенных регрессионных моделей. воспроизводимостью экспериментальных исследований, их корреляцией с данными других авторов.
Личное участие автора состоит в постановке цели диссертационной работы, формулировке задач исследований, проведении экспериментальных и теоретических исследований, обработке полученных результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, подготовке публикаций по теме данной научно-исследовательской работы.
Реализация результатов работы. Результаты данной работы в качестве рекомендаций были переданы на ОАО «Машиностроительная компания КРАНЭКС» г. Иваново.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографического списка из 128 наименований и приложения. Основная часть работы изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 16 таблиц, 1 приложение.
