Математическая модель формирования граничного смазочного слоя из водоэмульсионной среды при лезвийном резании металлов

Аннотация
Работа посвящена проблеме эффективности механической активации водомасляных эмульсий, применяемых при лезвийном резании металлов. Известно, что смазочные слои, сформированные в условиях ограниченного доступа смазочной среды, имеют граничный характер и строятся в форме эпитропной мезофазы. Но надмолекулярная структура, а, следовательно, и трибологические свойства этой фазы в условиях ограниченного доступа, сильно зависят от предшествующих физико-химических процессов. В работе решена задача математического описания процесса образования граничного смазочного слоя в случае лезвийного резания металлов в широко распространенных водомасляных эмульсионных смазочно-охлаждающих средах. Получил объяснение тот факт, что предварительное диспергирование эмульсий (механоактивация), приводящая к снижению размеров дисперсной фазы, вызывает существенное снижение силы резания. Описание основано на представлении о микрокапиллярном механизме смазочного действия при лезвийном резании и концепции «необходимого кинетического условия реализации смазочного действия при резании». Оценочные расчеты, выполненные согласно разработанной модели для условий типичного режима резания, подтверждают полученные ранее экспериментальные данные. Предложенные расчетные формулы дают возможность предсказывать эффективность механической активации эмульсионных смазочных материалов в зависимости от распределения размеров коллоидных частиц и режима процесса обработки. Предложено моделировать последний этап процесса формирования упорядоченной структуры граничного смазочного слоя методом молекулярной динамики.

Ключевые слова: смазочный процесс, эпитропная мезофаза, граничный смазочный слой, адсорбция, обработка металлов резанием, эмульсия, диспергирование, механоактивация, математическое моделирование