Исследования смазочно-охлаждающих средств

Работы П.А. Ребиндера показали, что смазочные свойства жидкостей, то есть способность адсорбироваться на поверхности, тесно связаны со способностью жидкости проникать в мельчайшие микроскопические трещины и помогать при этом диспергированию – разрушению срезаемого слоя металла. Согласно П.А. Ребиндеру удлинённые молекулы поверхностно-активных веществ, проникая в трещины, ориентируются полярными концами нормально к стенкам трещины, оказывая давление силой и перемещаются в глубь «тупика», вызывая расклинивающий эффект.

Одновременно смазывающая жидкость помогает внутрикристаллическому скольжению частиц металла, облегчая процесс пластической деформации. Последнее подтвердилось опытами П.А. Ребиндера, когда при весьма малых добавках поверхностно-активных веществ к смазывающей жидкости заметно изменялся вид срезаемой стружки. Элементарная стружка скалывания превращалась в сливную в виде сплошной ленты.

Адсорбирующие примеси в смазке тем успешнее облегчают деформацию тела, чем в большей степени преобладают растягивающие напряжения в этом теле. Таким образом, активные добавки, облегчая процесс резания, не разрушают режущую кромку инструмента, так как она подвергается в основном  сжимающим напряжением.

Замечено значительное влияние температуры на результативность поверхностно-активных веществ. Так, при ультрозвуковой обработке при изменении температуры в пределах 7-77^оС повышение производительности процесса колебалась от 2 до 7 раз при использовании олеиновой кислоты. Или наоборот, в результате окисления при 400^оС на воздухе или при ~500^оС в аргоне пропадала эффективность известной твёрдой смазки дисульфида молибдена (MoS₂). Снижение активности поверхностно-активных добавок иногда вызывается экранирующим действием окисных плёнок, присутствующих на обрабатываемых металлах. Зато резко выраженный эффект обнаруживается при испытании в газовых средах, не содержащих кислород.

Обращается внимание на улучшение санитарно-гигиенических условий труда при использовании смазочно-охлаждающих средств, необходимость воздерживаться от применения вредных для здоровья средств, хотя бы и повышающих производительность процесса.

В связи с более широким использовании трудно обрабатываемых материалов и повышенными требовании к смазывающим, охлаждающим, моющим и другим технологическим  свойствам СОС, обеспечивающим производительность процесса резания, качество обработки, безопасность и гигиенические требования, создаётся новая группа сложных синтетических смазочно-охлаждающих средств. Чтобы удовлетворить конкретным условиям производства, различные синтетические СОС в своём составе содержат 8-12 компонентов-присадок (антифрикционных, антикоррозийных, окислительных и противоокислительных, бактерицидных, моющих и др.).

Теоретические исследования В.Н. Латышева показали, что в процессе резания смазочное химическое действие производят не исходные компонентные среды, а продукты их распада – атомы и радикалы. Как уже было отмечено, ювенильные поверхности в зоне резания отличаются большой химической реактивностью: происходит эмиссия электронов с ювенильных поверхностей. Так, при взаимодействии последних с молекулой воды (основы большинства СОС) происходит реакция образования сильнейшего окислителя – перекиси водорода.

Это позволило обосновать применение при резании металлов СОС с сильными окисляющими свойствами [KMnO₄, H₂O₂ (C₆H₅/CO₂)₂O₂] озонированной воды с присадками ингибиторов коррозии. Установлена корреляционная связь между строением кислородосодержащих молекул СОС и стойкостью резцов: чем легче выделяется атомарный кислород, тем меньше износ режущего инструмента.

Высокая эффективность кислородосодержащих СОС объясняется их способностью к образованию на инструменте защитных окисных плёнок. Толщина плёнок в зависимости от обрабатываемого металла составляет 40 – 1000 Å.