ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Одним из способов повышения эффективности процесса резания является разработка новых эффективных составов смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС), которые позволят снизить силу, а также температуру резания, увеличив при этом стойкость режущего инструмента и качество обработанной поверхности. Одним из путей решения данной проблемы является химическая активация СОТС присадками из наноглинистых минералов с минимальной стоимостью, большие запасы которых имеются в недрах земли. В связи с этим приводится теоретическое обоснование выбора данной присадки и ее влияние на трибологические свойства СОТС. Цель работы. Определить влияние масляных СОТС с присадками из наноглинистых минералов на снижение силы резания, а также повышение качества обработанной поверхности при сверлении коррозионно-стойкой стали. Методы исследования. На операции сверления проведены экспериментальные исследования, в процессе которых осуществлялась фиксация составляющих силы резания при помощи трехкомпонентного динамометра М-30-3-6к. Целью эксперимента было определение влияния масляных СОТС, содержащих присадки из наноглинистых минералов, на составляющую силы резания, а также шероховатость обработанной поверхности. С использованием математического моделирования была получена формула для расчета коэффициента трения в процессе сверления. Результаты работы. В процессе проведения экспериментальных исследований получены результаты, показывающие эффективность использования масляных СОТС с присадками из наноглинистых минералов. Получены экспериментальные данные коэффициента трения, составляющей силы резания, а также шероховатости обработанной поверхности при сверлении с использованием экспериментальной СОТС, подаваемой в зону резания. Результаты исследований показали эффективность применения модифицированной СОТС по сравнению с традиционными составами. Выводы. Модифицированная СОТС, в состав которой входит подсолнечное масло и присадки из наноглинистых минералов, позволяет значительно снизить коэффициент трения, силу резания, а также шероховатость обработанной поверхности, что открывает дальнейшую перспективу их использования в металлообрабатывающей промышленности.

1. Верещака А.С., Лиерат Ф., Дюбнер Л. Анализ основных аспектов проблемы экологически безопасного резания // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков, 2000. – Вып. 57. – С. 29–34.

2. Худобин Л.В., Жданов В.Ф. О возможности активации СОЖ импульсными электрическими полями // Чистовая обработка деталей машин. – Саратов, 1980. – С. 49–53.

3. Maddamasetty A., Revuru S., Sitaramaraju A. Performance evaluation of nanographite-based cutting fluid in machining process // Materials and Manufacturing Processes. – 2014. – Vol. 29 (5). – DOI: 10.1080/10426914.2014.893060.

4. Tribological studies of transmission oil dispersed with molybdenum disulfide and tungsten disulfide nanoparticles / S. Vadapalli, R.N. Thakur, J. Amitabh Kumar, B.M. Saratchandra // Journal of Tribology. – 2016. – Vol. 139 (4). – DOI: 10.1115/1.4034766.

5. Abdulgazis D., Umerov E., Abdulgazis U. Development of endothermic properties and improvement of tribotechnological properties in oil cutting and cooling lubricants // Procedia Engineering. – 2017. – Vol. 206. – P. 1503–1507. – DOI: 10.1016/j.proeng.2017.10.669.

6. O’Sullivan D., Cotterell M. Machinability of austenitic stainless steel SS303 // Journal of Materials Processing Technology. – 2002. – Vol. 124 (1–2). – P. 153–159. – DOI: 10.1016/S0924-0136(02)00197-8.

7. Nitrogen alloyed austenitic Ni-free stainless steel for additive manufacturing / A. Antikainen, T. Jokiaho, J. Lagerbom, T. Lindroos // Powder Metallurgy. – 2024. – Vol. 67 (1–2). – DOI: 10.1177/00325899241248996.

8. Multi-objective optimization of cutting parameters in turning AISI 304 austenitic stainless steel / Y. Su, G. Zhao, Y. Zhao, J. Meng, C. Li // Metals. – 2020. – Vol. 10 (2). – DOI: 10.3390/met10020217.

9. Ahmed Y.S., Paiva J.M., Veldhuis S.C. Characterization and prediction of chip formation dynamics in machining austenitic stainless steel through supply of a high-pressure coolant // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2019. – Vol. 102. – P. 1671–1688. – DOI: 10.1007/s00170-018-03277-7.

10. Uysal A., Demiren F., Altan E. Investigation of surface roughness and chip forms in milling of stainless steel by MQL method // Acta Physica Polonica A. – 2016 – Vol. 129 (4). – P. 439–441. – DOI: 10.12693/APhysPolA.129.439.

11. Muthuswamy P., Murugesan V.G.V. Machinability analysis in high speed turning of Ti–6Al–4V alloy and investigation of wear mechanism in AlTiN PVD coated tungsten carbide tool // Engineering Research Express. – 2021. – Vol. 3 (4). – DOI: 10.1088/2631-8695/ac2e12.

12. Khan A.A., Ali M.Y., Haque M.M. A new approach of applying cryogenic coolant in turning AISI 304 stainless steel // International Journal of Mechanical and Materials Engineering. – 2010. – Vol. 5. – P. 171–174.

13. Muthuswamy P., Nagarajan S.K. Experimental investigation on the effect of different micro-geometries on cutting edge and wiper edge on surface roughness and forces in face milling // Lubricants. – 2021. – Vol. 9 (10). – P. 102. – DOI: 10.3390/lubricants9100102.

14. Shiva Pradeep N., Padmakumar M., Sarada B.N. Experimental investigation to assess the effects of trumpet hone on tool life and surface quality in milling of AISI4140 steel // FME Transactions. – 2019. – Vol. 47 (3). – P. 437–441. – DOI: 10.5937/fmet1903437S.

15. Isik Y. Investigating the machinability of tool steels in turning operations // Materials and Design. – 2007. – Vol. 28 (5). – P. 1417–1424. – DOI: 10.1016/j.matdes.2006.03.025.

16. Абдулгазис Д.У., Мевлют Ш.Т., Абдулгазис У.А. Использование эффекта расклинивающего давления для снижения адгезионного контакта между передней поверхностью зуба сверла и стружкой // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. – 2020. – № 2 (68). – С. 237–242.

17. Абдулгазис Д.У., Умеров Э.Д. О возможности формирования эндотермических и улучшения триботехнологических свойств масляных СОТС присадкой наноглинистых минералов листовой структуры // Известия Волгоградского технического университета. Прогрессивные технологии в машиностроении. – 2016. – № 5 (184). – С. 7–11.

18. Ящерицын П.И., Ефремов В.Д. Основы резания металлов. – Минск: БГАТУ, 2008. – 644 с. – ISBN 978-985-6770-87-9.

19. Abdulgazis D., Umerov E., Abdulgazis U. Analysis of mathematical models of drilling describing surface quality and tool overload protection aspects // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 224. – DOI: 10.1051/matecconf/201822401126.

20. Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием: справочник / под общ. ред. Л.В. Худобина. – М.: Машиностроение, 2006. – 544 с.

21. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием: справочник / под общ. ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1995. – 496 с.

22. Латышев В.Н., Шлыков А.А. Влияние состава СОЖ на величину крутящих моментов и стойкость сверл // Технология машиностроения. – 1967. – № 4. – С. 25–29.

23. ГОСТ 25142–82. Шероховатость поверхности. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1982. – 22 с.

24. Pirtini M., Lazoglu I. Forces and hole quality in drilling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2005. – Vol. 99. – P. 1271–1281. – DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2005.01.004.