Анотація до роботи:

Якубов Ч.Ф. Підвищення зносостійкості швидкорізальних інструментів шляхом спрямованої трансформації їх початкових властивостей. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.01 – процеси механічної обробки, верстати і інструменти. Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004.

Дисертація присвячена дослідженню механізму підвищення зносостійкості швидкорізальних інструментів шляхом направленої трансформації їх контактних шарів безпосередньо в процесі різання. У цьому аспекті розглянута і визначена роль зовнішнього середовища.

Встановлено, що при певних умовах (температурах 200–400 С і тисках понад 0,5 ГПа) подача ЗОТС стимулює розвиток деформаційних процесів в контактних шарах різального інструменту, внаслідок чого в них формується структура підвищеної зносостійкості. Застосування спеціальної модифікованої рапсової олії в поєднанні з використанням техніки мінімального змащування виявляється найбільший ефект підвищення стійкості.

Проведено комплексні експериментальні дослідження, які пов’язані з уточненням теоретичних положень і механізму зміцнення різального інструменту в процесі різання.

Розроблені технічні рішення і рекомендації для практичного застосування результатів дослідження, що дозволяють в умовах екологічно безпечного різання підвищити стійкість інструменту у 2–4 рази і обґрунтувати економічну доцільність застосування масел рослинного походження як ЗОТС.

1. Встановлено новий механізм дії ЗОТС. Змащувально-охолоджуючі технологічні середовища, знижуючи площу контакту стружки з передньою поверхнею інструменту і підвищуючи рівень нормальних навантажень, підсилюють деформаційні процеси на робочих поверхнях інструменту, обумовлюючи в оптимальних умовах формування контактних шарів із зміцненою зносостійкою структурою.

2. Оптимальні умови формування зносостійких (зміцнених) структур на робочих поверхнях інструменту відповідають температурному діапазону 200 – 400 С, в якому ефект зміцнення корелює з рівнем контактних напружень. В цьому плані рослинні масла і ЗОТС на їх основі кращі, ніж ЗОТС на основі мінеральних масел і емульсій, оскільки мають високу змащувальну здатність і обумовлюють зростання питомих контактних навантажень.

3. Зміцнення, яке є наслідком деформації хаотично розташованих адгезійних вузлів різних розмірів, є неоднорідним і проявляється локальними фрагментами. Коли забезпечується відносна рівномірність щільності контакту при різанні високопластичної нержавіючої сталі 12Х18Н10Т, зміцнення має більш стабільний характер і спостерігається більша суцільність об’ємів, де відбулася трансформація структури (властивостей).

4. Адгезійному зношуванню передує пластична деформація частинок, які відриваються, і об’ємів, которі до них прилягають, що в оптимальних умовах супроводжується ростом щільності дислокацій і зміцненням. Це обумовлює зменшення розмірів зношуваних частинок. Останнє при зношуванні зміцненої припрацюванням в середовищі рослинного мастила поверхні інструменту виражається у 4-х разовому зниженні об’єму зношеної маси.

5. Оцінка змащувальної дії ЗОТС як фактора, що обумовлює зміцнення контактних шарів інструменту в режимі припрацювання, відкриває нові шляхи їх ефективного використання: з одного боку, з урахуванням застосування техніки мінімального змащування розширюється область впровадження в промисловість масел рослинного походження, з іншого – створюється основа для синтезу припрацьовочних масел для різання.

6. Ефективність дії ЗОТС на основі рослинних масел в значній мірі залежить від властивостей оброблюваного матеріалу. Відносно різання „всуху” і в середовищі мінерального масла при точінні хімічно активного титанового сплаву це полягає у значному зменшенні площин, покритих застійною зоною і налипаннями, їх крихкістю і у триразовому зниженні товщини. При обробці хімічно інертної нержавіючої сталі інтенсивні процеси схоплювання, що характерні для різання на повітрі, і фрагментарні налипання в середовищі мінерального масла змінюються точковими адгезійними плямами з товщиною, що на порядок менша, ніж у першому випадку і вдвоє, ніж у другому.

7. В показниках, що відображають об’ємні процеси (усадка, зусилля, температура), дія ЗОТС рослинного походження, підпорядковуючись загальним закономірностям впливу середовищ, фіксується рівною ЗОТС на мінеральній основі, а саме – рівень їх ефективності високий при низьких режимах, знижується з ростом швидкості і питомих контактних навантажень. Інше обмеження, специфічне для використання мастил рослинного походження, є обмеження по температурі з верхнім рівнем 350–400 С, що визначає область їх застосування на низькорежимних операціях і конкретизує задачу пошуку нових способів, одним з яких може бути використання їх як припрацьовочних мастил.

8. Є принципова спільність в механізмі впливу на зношування зміцнених структур, сформованих в поверхневих шарах (матриці) інструменту при наявності покриття і припрацюванні інструменту в середовищі ЗОТС. І ті і інші, знижуючи роботу тертя, зменшують площу контакту, обумовлюючи зростання нормальних напружень, які відповідають за трансформацію властивостей деформованих контактних шарів, що відбуваються в оптимальних умовах в режимів зміцнення.

Публікації автора:

1. Якубов Ф.Я., Якубов Ч.Ф., Ким В.А. Энергетическая оценка износостойкости режущего инструмента // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ. – 1997. – Вып. 51. – С. 246–250.

2. Якубов Ф.Я., Ким В.А., Тимофеев С.М., Якубов Ч.Ф. Пути повышения эффективности упрочнения инструмента приработкой // Высокие технологии в машиностроении: Сб. науч. тр. – Харьков: ХГПУ. – 1998 – С.319–321.

3. Якубов Ф.Я., Грабченко А.И., Якубов Ч.Ф. Об одном механизме действия СОТС на износ инструмента // Высокие технологии в машиностроении: современные тенденции развития: Матер. IX междунар. науч.-техн. сем., 16-21 сентября 1999г. – Харьков-Алушта: ХГПУ. – 1999. – С.80.

4. Якубов Ч.Ф. О возможном механизме влияния СОТС на контактные процессы и износ инструмента // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ. – 2000. – Вып. 57. – С. 266–268.

5.Якубов Ф.Я, Ким В.А., Якубов Ч.Ф. К теории процесса самоорганизации при трении и изнашивании // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Харків ХДПУ. – 2000 – Вип.1 (3) – С.308–315 .

6. Якубов Ч.Ф. К использованию растительных масел в качестве СОТС // Вісник Харківського державного політехнічного університету: Зб. наук. пр. –– Харків: ХДПУ. – 2000. – Вип. 100. – С 204–206.

7. Якубов Ч.Ф. Влияние растительных масел на характеристики процесса резания // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: ХГПУ. – 2001. – Вып. 60. – С 262–265.

8. Якубов Ч.Ф. Влияние СОТС на упрочнение контактных поверхностей инструмента // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Харків: НТУ «ХПІ» . – 2001 – Вип.1(4) – С.295–297 .

9. Якубов Ч.Ф. Алиев А.И. Влияние СОТС на износостойкость контактных слоев инструмента в периоде приработки // Резание и инструмент в технологических системах. – Харьков: НТУ «ХПІ». – 2002. – Вып. 62. – С. 214–217.

10. Алиев А.И. Якубов Ч.Ф. Влияние различных СОТС на процессы адгезионного взаимодействия. //Вестник СумГУ. – Сумы. – 2002. – № 2 (35). – С. 6 – 8.

11. Попке Х., Эммер Т., Шмидт К., Гринько С.А., Якубов Ч.Ф. Новая концепция фрезерного инструмента с распределением среза // Резание и інструмент в технологических системах. – Харьков: НТУ «ХПИ». – 2003. – Віп.64. – С. 163–172.

12. Якубов Ч.Ф.Теплофизическая модель контактного взаимодействия при резании в СОТС // Високі технології в машинобудуванні: Зб. наук. пр. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2004. – Вип. 1 (8) – С. 194–200.