Обоснование механоплазменного эффекта, возникающего в процессе механической обработки металла в смазочно-охлаждающих технологических средствах

А. И. Сошко, В. А. Сошко

Херсонский национальный технический университет, Бериславское шоссе, 24, 73008 Херсон, Украина

Получена: 16.06.2016. Скачать: PDF

Предложена модель превращения в зоне резания поверхностно-активного смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС) в радикально-активную водородную плазму. Такое явление особенно ярко выражено, когда в состав СОТС добавляется высокомолекулярное соединение определённого химического состава и концентрации. Поскольку цепь пиролитических превращений полимерной присадки к СОТС приводит к появлению водорода и углерода в атомарной и других активных формах, была выдвинута гипотеза об активном участии протонов в механохимическом процессе при металлообработке и одновременной перманентной карбонизации режущих кромок инструмента. Совокупность экспериментальных данных показывает, что различные контактные взаимодействия материала и среды, а также физико-химические процессы, происходящие в результате разрушения металла, связаны, в первую очередь, с электрически активной реальной структурой материала, возникающей вследствие механического воздействия. Показана решающая роль образования и роста трещины как фактора, инициирующего и ускоряющего различные физико-химические процессы и явления, протекающие в щели между клином инструмента и вершиной трещины, приводящие к образованию водородной плазмы. На основании обобщения исследований, посвящённых различным физико-химическим явлениям, возникающим в момент разрушения твёрдого тела, сделана попытка рассмотреть снижение энергозатрат на процесс резания металла в СОТС как результат совокупного механического и теплового воздействия. Дополнительным источником тепловыделения является рекомбинация иона водорода в ультрамикроскопических областях непосредственно в зоне преодоления сцепления между атомами обрабатываемого металла. Предложенный способ механоплазменной обработки металла не только имеет высокую эффективность, но и позволяет изготавливать изделия, обладающие повышенной эксплуатационной долговечностью.

Ключевые слова: деформация, разрушение, трещина, активация, водород, протон, радикалы, ионизация, плазма, диффузия.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i01/0117.html

PACS: 62.20.mm, 62.20.mt, 62.20.Qp, 81.20.Wk, 81.40.Np, 81.40.Pq, 82.33.Xj


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. А. И. Сошко, В. А. Сошко, Смазочно-охлаждающие средства в механической обработке металла (Херсон: Олди-плюс: 2008).
  2. В. А. Сошко, А. И. Сошко, Механохимическая обработка металлов (Saarbrücken, Germany: Lambert Academic Publishing: 2015).
  3. В. А. Сошко, И. П. Симинченко, В. С. Ляшков, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 12: 1701 (2014). Crossref
  4. В. А. Сошко, И. П. Симинченко, Физико-химическая механика материалов, № 2: 72 (2015).
  5. А. М. Занин, Д. П. Кирюхин, И. М. Баркалов, В. И. Гольданский, Письма в ЖЭТФ, 33, вып. 6: 336 (1981).
  6. И. Дж. А. Армарего, Р. Х. Браун, Обработка металлов резанием (Москва: Машиностроение: 1977).
  7. Б. В. Новожилов, Волновые процессы в химической физике (Москва: Знание: 1986).
  8. Н. Н. Семёнов, Развитие теории цепных реакций и теплового самовоспламенения (Москва: Знание: 1969).
  9. А. С. Ахматов, Молекулярная физика граничного трения (Москва: ГИФМЛ: 1963).
  10. Т. Н. Трофимов, Курс физики (Москва: Высшая школа: 2000).
  11. Г. Алефельд, И. Фёлькль, Водород в металлах (Москва: Мир: 1981).
  12. В. М. Финкель, Физика разрушения (Москва: Металлургия: 1970).
  13. Ф. Макклиток, А. Аргон, Деформация и разрушение материалов (Москва: Мир: 1970).
  14. В. Н. Подураев, Резание труднообрабатываемых материалов (Москва: Высшая школа: 1974).
  15. В. Н. Гриднев, Ю. Я. Мешков, С. П. Ошкадёров, В. И. Трефилов, Физические основы электротермического упрочнения стали (Киев: Наукова думка: 1973).
  16. А. А. Воробьев, Г. А. Воробьев, Электрический пробой и разрушение твёрдых диэлектриков (Москва: Высшая школа: 1966).
  17. В. И. Шаповалов, Легирование водородом (Днепропетровск: Журфонд: 2013).