Концепция механизма и кинетики влияния механохимических процессов на обработку резанием

М. А. Курин, Н. В. Сурду

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», ул. Чкалова, 17, 61070 Харьков, Украина

Получена: 27.01.2017; окончательный вариант - 28.02.2017. Скачать: PDF

Работа посвящена решению актуальной задачи объяснения процессов, протекающих в зоне контакта поверхностно-активных веществ смазывающе-охлаждающих технологических сред (СОТС) с ювенильной поверхностью, а также разработке математической модели, позволяющей оценить величину изменения энергии деформирования в результате адсорбции. Представлены рассуждения о причинах уменьшения работы резания металлов и энергии пластической деформации в присутствии СОТС. Высказано предположение, что основной причиной является наводороживание металла в процессе технологической операции, а сам водород оказывает наиболее значительное влияние на характер разрушения поверхностного слоя деталей, распределяясь, как и прочие поверхностно-активные вещества (ПАВ), неравномерно — накапливаясь в ловушках. Установлено, что свободный водород в металле находится в ионизированном состоянии, и его поведение подчиняется законам движения заряженной частицы. С использованием электро-дислокационной аналогии, основанной на подобии дислокации Вольтерры цилиндрическому конденсатору, сформулирована феноменологическая модель взаимодействия ПАВ СОТС с ювенильной поверхностью. Получены зависимости, которые позволяют связать электрическую природу ядра дислокации с механическими характеристиками материала. На основании теории диссоциативной адсорбции принята зависимость для расчёта количества молекул среды, поступающих в единицу времени к ювенильным участкам поверхности, образуемым при диспергировании обрабатываемого металла в единицу времени. Это позволило разработать математические модели для расчёта соотношения работы деформирования элемента поверхностного слоя обрабатываемого материла с адатомами и ювенильной поверхности, а также плотности дислокаций.

Ключевые слова: адсорбция, дислокация, наводороживание, электро-дислокационная аналогия, сольватированный электрон, энергия Ферми, ювенильная поверхность, работа деформирования.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i03/0401.html

PACS: 46.55.+d, 61.72.Bb, 61.72.Lk, 61.72.S-, 68.43.Bc, 81.40.Lm, 81.40.Pq


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. М. А. Курин, Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии, вып. 61: 82 (2013).
  2. Н. В. Cурду, Вестник НТУ «ХПИ». Технології в машинобудуванні, вип. 34 (2008).
  3. М. А. Курин, Исследование технологии планетарного глубинного шлифования плоских поверхностей деталей авиационных двигателей (Дисс. ... канд. техн. наук) (Харьков: Национальный аэрокосмический университет им. М. Е. Жуковского «Харьковский авиацийный институт»: 2011).
  4. Н. В. Сурду, Повышение эффективности шлифования труднообрабатываемых материалов за счёт усовершенствования кинематики процессов (Дисс. ... канд. техн. наук) (Харьков: Институт проблем машиностроения им. А. Н. Подгорного НАН Украины: 2005).
  5. Д. Н. Гаркунов, Триботехника (износ и безызносность) (Москва: МСХА: 2001).
  6. D. H. Herring, Wire Forming Technology International, 13, No. 4: 24 (2010).
  7. A. Barnoush, Hydrogen Embrittlement, Revisited by in situ Electrochemical Nanoindentation (Thesis of Disser. … for PhD) (Saarbrucken: Saarland University: 2007).
  8. S. Brahimi, Fundamentals of Hydrogen Embrittlement in Steel Fasteners (Montreal: IBECA Technologies Corp.: 2014).
  9. Г. И. Суранов, Водород: разрушение, изнашивание, смазка деталей машин (Ухта: УГТУ: 2015).
  10. В. Н. Латышев, Повышение эффективности СОЖ (Москва: Машиностроение: 1975).
  11. Л. В. Шашкова, Фрактально-синергетические аспекты локальной микроповреждаемости и разрушения диффузионно-активированной водородом стали (Дисс. ... д-ра физ.-мат. наук) (Москва: ОГУ: 2014).
  12. Г. В. Карпенко, Р. И. Крипякевич, Влияние водорода на структуру и свойства стали (Москва: Металлургиздат: 1962).
  13. П. В. Гельд, Р. А. Рябов, Е. С. Кодес, Водород и несовершенства структуры металла (Москва: Металлургия: 1979).
  14. Б. А. Колачев, Водородная хрупкость металлов (Москва: Металлургия: 1985).
  15. Е. Г. Максимов, О. А. Панкратов, Успехи физических наук, 116, вып. 7: 385 (1975). Crossref
  16. В. А. Соменков, С. Ш. Шильштейн, Фазовые превращения водорода в металлах (обзор) (Москва: Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова: 1978).
  17. П. В. Гельд, Р. А. Рябов, Водород в металлах и сплавах (Москва: Металлургия: 1974).
  18. Ю. А. Хрусталёв, Эффект безызносности и триботехнологии, № 2: 19 (1997).
  19. Дж. П. Хирт, И. Лотте, Теория дислокаций (Москва: Атомиздат: 1972).
  20. П. И. Полухин, С. С. Горелик, В. К. Воронцов, Физические основы пластической деформации (Москва: Металлургия: 1982).
  21. Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина, Коллоидная химия (Москва: Высшая школа: 2004).
  22. Г. А. Малыгин, Физика твёрдого тела, 43, вып. 5: 822 (2001).
  23. Г. А. Малыгин, Успехи физических наук, 169, вып. 9: 979 (1999). Crossref
  24. Р. Б. Моргунов, Успехи физических наук, 174, вып. 2: 131 (2004). Crossref
  25. П. Ю. Бутягин, Успехи химии, вып. 11: 1769 (1984).
  26. Н. В. Сурду, Вопросы проектирования и производства летательных аппаратов, вып. 24 (1): 139 (2001).
  27. В. Н. Чеботин, Физическая химия твёрдого тела (Москва: Химия: 1982).
  28. Ф. Я. Якубов, Энергетические соотношения процесса механической обработки материалов (Ташкент: Фан: 1985).
  29. В. К. Старков, Физика и оптимизация резания материалов (Москва: Машиностроение: 2009).
  30. Ю. Н. Алексеев, Введение в теорию обработки металлов давлением, прокаткой и резанием (Харьков: Издательство ХГУ: 1969).
  31. ГОСТ 25.503–97. Расчёты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие (Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации: 1997).
  32. А. И. Долматов, А. А. Кабатов, М. А. Курин, Авиационно-космическая техника и технология, № 3 (100): 12 (2013).
  33. P. P. Салем, Теория двойного слоя (Москва: Физматлит: 2003).
  34. И. М. Жарский, Н. Л. Смоляг, А. А. Черник, Кинетика электролитического выделения водорода (Белорусский гос. технологический ун-т: 2016).
  35. Р. Юхневич, Е. Валашковский, Г. Станкевич, Техника борьбы с коррозией (Ленинград: Химия: 1978).
  36. А. М. Кузнецов, Соросовский образовательный журнал, 6, № 5: 45 (2000).
  37. Ю. П. Черданцев, И. П. Чернов, Ю. И. Тюрин, Методы исследования систем металл–водород (Томск: Изд. ТПУ: 2008).
  38. Л. П. Авакянц, Электроны в металлах (Московский гос. ун-т им. М. В. Ломоносова: 2010).
  39. В. В. Фицак, Статистика квантовых частиц. Электроны в металле (Санкт-Петербургский горный ун-т: 2014).
  40. В. Н. Глазков, Свойства электронного Ферми-газа (Москва: МФТИ: 2016).
  41. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теоретическая физика. Статистическая физика (Москва: Наука: 1976).
  42. А. Д. Андреянов, В. П. Петросян, Вісник Одеського національного університету. Хімія, 15, № 12: 54 (2010).
  43. А. Д. Андреянов, И. А. Кузнецова, Л. И. Короленко, Вісник Одеського національного університету. Хімія, 14, № 11: 45 (2009).
  44. Ф. К. Ткаченко, К. И. Ткаченко, В. Г. Гаврилова, Вісник Приазовського державного технічного університету. Технічні науки, вип. 2: 102 (2010).
  45. Л. С. Стерман, В. Н. Покровский, Физические и химические методы обработки воды на ТЭС (Москва: Энергоатомиздат: 1991).
  46. Е. Н. Бушуев, Вестник ИГЭУ, вып. 2: 1 (2007).
  47. О. С. Еркович, А. В. Курочкин, Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Естественные науки, № 1: 18: (2012).