Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 4 2019 13 TECHNOLOGY Знание действительной величины РВЭ дает возможность с большой точностью определить поверхностную энергию металлов и других твердых тел и, таким образом, проследить за из- менением состояния их поверхностных слоев. Многочисленные исследования показали, что функция РВЭ неразрывно связана со многими механическими свойствами металлов [19–21]. Например, модуль упругости чистых металлов коррелирует отношение шестой степени с функ- цией РВЭ [20]. Y. Zhou, J.Q. Lu c соавторами экс- периментально доказано влияние деформации на РВЭ: упругие деформации вызывают рост РВЭ, а в области пластического деформирова- ния работа выхода уменьшается [22]. Функция работы влияет на адгезионную активность по- верхности, следовательно, оказывает влияние на трение, трибологические процессы и др. [23]. Таким образом, функция РВЭ может быть ис- пользована для прогнозирования и оценки меха- нических свойств металлов. Кроме того, знание общей РВЭ дает дополнительную информацию о поверхностных слоях материалов, что позволит управлять адаптацией материалов и их свойств. Известно выражение, которое связывает РВЭ исследуемого образца через значение КРП, из- меренное методом зонда Кельвина:     1 2 , W W e где φ – значение КРП; W 1 – РВЭ образца; W 2 – РВЭ материала зонда; e – заряд электрона. С учетом того что РВЭ зонда W 2 при изме- рениях является величиной постоянной, про- странственное распределение КРП φ по поверх- ности образца имеет аналогичную тенденцию распределения значений РВЭ по поверхности образца W 1 . Результаты измерения поверхности, получен- ной после шлифования с использованием техно- логии MQL , показывают, что наблюдается доволь- но контрастный микрорельеф с характерными рисками от абразивных зерен, и КРП изменяет- ся в пределах от –50 до 50 мВ с максимальным количеством значений около нуля (рис. 4, а ), т. е. РВЭ образца приблизительно равна РВЭ зонда. Зонд покрыт пленкой из золота, РВЭ которого 5,1 эВ [24]. Применение технологии CAMQL обеспечи- вает более равномерный микрорельеф образца, в положительную область сдвигается КРП с мак- симумом значений в районе 100 мВ (рис. 4, б ). Таким образом, РВЭ поверхности увеличивает- ся в интервале 0,1…0,2 эВ. Разница в значениях РВЭ исследуемых образцов может заключаться в механизме окисления, изложенном выше. Если принимать во внимание гипотезу, что с увели- чением температуры шлифования на обраба- тываемой поверхности повышается количество оксида титана TiO 2 , который имеет более низкое значение РВЭ (4,7 эВ), то общий уровень РВЭ поверхности должен понижаться. Кроме того, в работе [23] при исследовании процессов трения доказано, что поверхности с более высокими значениями РВЭ лучше удер- живают смазку и образуют устойчивые трибо- пленки с низким коэффициент трения. Таким образом, результаты исследования по оценке РВЭ показывают более благоприятное состоя- ние поверхности, полученной после шлифова- ния с технологией CAMQL . Резюмируя итоги исследований состояния тонкого поверхностного слоя, можно заключить, что при использовании технологии CAMQL изменяется температура контактного взаимо- действия, происходит трансформация свойств поверхностного слоя за счет видоизменения ме- ханизма окисления, что положительно воздей- ствует на процессы трения и адгезии. Поэтому применение технологий микродозирования сма- зочной среды является перспективным направ- лением, и с учетом дальнейших работ по опти- мизации режимов и составов сможет достойно конкурировать с традиционным способом пода- чи СОЖ при шлифовании труднообрабатывае- мых материалов. Выводы 1. Установлено, что наилучшие результаты при оценке составляющих силы резания в рам- ках варьируемых в работе значений обеспечи- ваются с режимом дозирования смазочной сре- ды – 30 мл/ч, величиной воздушного потока для технологии CAMQL – 12 м 3 /ч, концентрацией наночастиц Al 2 O 3 в смазочных композициях на основе соевого масла – 0,4 мас. %.