1 сурет. Өңдеудің технологиялық әдістерінің жіктелуі

Бірталай ғылыми және инженерлік мәселелерді шешуге, құрылымдық материалдардың физика-химиялық қасиеттері мен беріктік сипаттамаларына, сонымен қатар оларды өңдеудің технологиялық процестері параметрлеріне технологиялық ортаның әсер ету заңдылықтарын зерттеу мағынасы өте зор.

Кесу зонасына түрлі ортаның әсер етуі кезінде, күрделі, өзара байланыста және өзара тәуелділіктегі физика-химиялықпроцестердің, мысалы адсорбция, кернеудегі жегідеу, газға қанығу, беттерде сызаттың пайда болуы, бүкіл жүйенің немесе оның кейбір жерлерінің сууы мен жылуы, элеметтарлық бөлшектермен сәулелену, электрлік процестер мен басқа да көптеген құбылыстар. Қиын өңделетін материалдарды өңдеу процесін қарқындатуға орта едәуір әсер етеді. Мысалы, ультрадыбыстық тербеліс әсері, майлау-суыту заттарын қолдану, электр және магнит өрісінде өңдеу, вакуум мен бейтарап және сұйықметалл ортада өңдеу.

Материалды механикалық өңдеуге ортаның әсер ету сипатын анықтаудың сантүрлі факторлары, зерттеушілерді жүйелік талдауды қолдануға мәжбүр етеді немесе тек бір сипаттың басымдылығын (ең маңыздысын) айқындайды. Өндірісте кеңінен қолданылатын материалды кесу процесінің үйкеліс күші мен жылукернеуін төмендету үшін майлау-суыту ортасын қарастырайық.

Құрал мен тетікке баратын жылу нақты беттердегі адгезиялық және диффузиялық процестерді жандандырады, түйіспе процестерінің өту шарттарын өзгертеді. Мұның барлығы құралдың тозуының өсуіне, өңдеу дәлдігінің төмендеуі мен өңделген беттің кедір-бұдырлығының жоғарылауына әкеледі.

Құралдың төзімділігін көтеру үшін кесу процесінің жалпы жылу кернеулігін түсіру және кесу құралы мен кесу зонасының жылы участоктарынан жылуды қарқынды қайтаруды қамтамасыз ету қажет. Жылудың пайда болуының негізгі көзі механикалық энергия болғандықтан, ең алдымен деформация мен үйкелі жұмысын азайту керек. Құралдың алдыңғы бетімен қозғалуы кезінде, металдың түйіспе қабатын тоқтататын үйкеліс, ығысу бағытының өзгеруіне, осының салдарынан илемділік деформациясы жұмысының өсуіне әкеледі.

Майлау әрекеті кесу зонасын қоршаған сыртқы ортаның (сұйықтар, газдар), құралдың жылыған түйіспе беттерімен және өңделетін материалдың өзара әрекетінің жалпы тиімділігі болып саналады.

Кесу кзінде түйіспе алаңшығында 1…3 ГПа ретіндегі қысым мен балқу температурасына жақын температура пайда болады. Бұл жағдай майлау заттарының түйіспе беттеріне түсуін едәуір қиындатады. Бірақта үйкелетін беттерде кедір-бұдырлықтар кездесетін болғандықтан, шығыңқылар түйісетін жерлердегі қысым өте үлкен, ал ойпаң жерлерде вакуум пайда болады. Майлық заттардың бөлшектері қуыстарды толтырады және сызаттарға кіреді. Ортаның кіру әрекеті капиллярлық және адсорбция құбылыстарымен байланыста. Түйіспе беттерде майлы кілегей пайда болады. Кілегейді құрайтын зат, үйкелетін беттердің түйісу процесінде пайда болады.

Майлау-суыту заттарының (СОВ) кесу кезінде әсер етуінің физика-химиялық табиғаты машина тетіктерінің жұмысы кезіндегі майлау механизымынан өзгешелігі едәуір. Кесу кезіндегі майлы кілегейінің молекула шамасымен салыструға болатын, жұқа қабаттары шекаралық үйкелу жағдайында қоршаған орта мен түйіспе беттердің өзара әрекеті нәтижесінде пайда болады. Сондықтанда, майлау-суыту сұйықтары (СОЖ) әрекетінің тиімділігі, тек оның физика-химиялық қасиеттері мен қолдану тәсілдерінен ғана емес, өңделетін және құрал материалына да байланысты. Кейбір жағдайларда жылыған түйіспе беттер катализатор ретінде әсер етеді де, СОЖ –дың жіктелуінің температурасы төмендейді. 500С реттегі түйіспе температурасында СОЖ-дың көмірсутектерінің жедел термиялық жіктелуі (пиролиз) басталады және олардың тиімділігі төмендейді. Үлкен кесу жылдамдықтарында көмірсутектерінің полимерленуі және қатты майлау элементтерінің пайда болуы басталады. СОЖ-дағы бар көмірсутектерінің тотықтану процесін тездететін ауадағы оттегі майлауға үлкен үлес қосады. Майлайтын заттарды кілегейінің ығысуға қарсылығы аз, балқу температурасы жоғары, үйкелетін беттермен ұстасуы берік болатындай етіп таңдайды.

Әрекеттерін жеделдету үшін майлықтарға фосфоры, күкірті, хлоры және йоды бар химиялық заттарды қосады. Жоғары температура мен қысымның әсерінен бұл қосымдар түйіспе беттердің материалымен үйкелісті азайтатын-ффосфидтер, хлоридтер, сульфидтер мен дийодидтермен- біріктірулерді құрайды. Ыстыққа берік және титан қорытпаларын кесу кезінде СОЖ-ға қосқан йод, жылыған тотықпаған түйіспе бетпен жанасқан кезде реакция тудырады және үйкеліс күшін азайтатын, жұқа антифрикционды илемді дийодит қабаты пайда болады.

Кесу процесінің жылукернеулігін төмендетудегі негізгі рөлді әртүрлі заттардың суыту қабылеті мен оларды кесу зонасына жеткізу тәсілдері атқарады. Суытушы заттардың жоғары жылуөткізгіштігі және көлемдік жылусыйымдылығы, едәуір жасырын буландыру жылуы және төмен тұтқырлығы болуы қажет. Кесу кезіндегі суыту ортаның әрекеті температуралық деформацияны төмендету мен құралдың төзімділігін көтеретін конвективті жылуалмасуымен, сонымен қатар булану мен сәулеленумен қошталады.

Сұйық және қатты дене шекарасындағы жылуды конвективті көшіру Ньютон теңдеуімен сипатталады:

бұл жерде - жылуөткізгіштік коэффициенті; - температура градиенті; α – жылуберудің конвективті коэффициенті; -сұйық және қатты денетемпературасының айырмасы.

Сұйықтың тынымсыз молекулалары суыту-майлау ісінен басқа, материалдың беткі қабатындағы микросызаттарға кіре отырып, сызат бетімен сорылып, сыналап әрекет етеді («Ребиндер эффекті») және осысымен кесілетін қабаттың қирауына үлес қосады. Бұл процесс түрлі құрылым ақауының туылуы мен дамуы, дислокациялық конфигурациялардың, илемділік ағымының микробіртекті еместігінің және басқа да процестермен өзекті байланыста. Мысалы, қиынбалқитын қорытпалардың жедел соратын ортамен түйісуіндегі қирауының өзіне тән сипаты, сызаттың тарауы негізінен түйіршік денесімен емес, түйіршік шекарасымен өтеді.

Көптеген зерттеушілермен қандайда болмасын қатты денелерді (кристалдық, аморфты, тегіс және кеуекті материалдарды, металдарды, полупроводниктер мен диэлектриктерді, иондық және молекулалық монокристаллдар және т.б.) өңдеуде өзгеру мен қирауға қарсыласудың адсорбциялық әсері қатты денелерді кесу кезінде байқалатыны анықталды. Кесу кезінде СОЖ-дың шашырау әсері көбіне жұқа жоңқаны (а≤0,2мм) алу кезінде және аз кесу жылдамдығында болады.

Морт материалдарды кесу және абразивті өңдеу кезінде СОЖ-дың жуып тастау қабылеті, атап айтсақ жоңқаның майда бөлшектері мен тозу өнімдерін сұйықпен кетіру, маңызды деп саналады. Бұл үшін СОЖ жоғары беттік ептілік, қатты бөлшектерді жақсылап сулау және олардың айналасына бет кілегейін құра алатын қабылеті болуы қажет.