ДИССИПАТИВНАЯ СТРУКТУРА КОНТАКТНО-ФРИКЦИОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ

Рассмотрено строение диссипативной структуры контактного взаимодействия при резании металлов и механизм ее функционирования. Исследования проводились при точении стали 45, нержавеющей стали 12Х18Н10Т и титанового сплава ВТ22 резцами из быстрорежущей инструментальной стали Р6М5. Морфология поверхностного слоя режущего клина инструмента изучалась с помощью растрового электронного микроскопа. Усадка стружки определялась весовым методом. Деформационное состояние зоны стружкообразования анализировалось по микроструктуре корней стружки. Цифровые изображения микроструктур анализировались с помощью компьютерной металлографии. Диссипативная структура контактно-фрикционного взаимодействия состоит из островковых и сплошных наростов, плотно сцепленных с поверхностью режущего клина, упрочненного подповерхностного слоя и адсорбционных пленок на наружной поверхности наростов. Основные свойства диссипативной структуры определяются законами неравновесной термодинамики, а их функционирование связано с трансформацией энергии контактного взаимодействия в тепло и рассеивания ее в окружающей среде, а также минимизации влияния энергетического воздействия деформационного процесса стружкообразования на состояние режущего клина. В период установившегося процесса контактного взаимодействия или квазистационарного состояния основные диссипативные процессы реализуются за счет фрикционного взаимодействия между наружной поверхностью наростов и сходящей стружкой. Активность диссипативного процесса определяется коэффициентом трения, который принимает различные значения в зависимости от структурного состояния поверхностного слоя нароста и наличия на нем адсорбционной пленки. Чем полнее процесс диссипации, тем меньше энергии затрачивается на изнашивание режущего клина и выше стойкость режущего инструмента. Смазочно-охлаждающая технологическая среда при резании активно влияет на состояние диссипативной структуры за счет образования устойчивых адсорбционных пленок, понижающих коэффициент трения между сходящей стружкой и режущим инструментом. Снижение коэффициента трения приводит к уменьшению контактных напряжений, а это вызывает изменение напряженно-деформированного состояния всей деформационной области стружкообразования. Предложена архитектоника диссипативной структуры контактно-фрикционного взаимодействия при резании металлов и механизм ее функционирования. В период квазистационарного протекания резания диссипация в зоне вторичных пластических деформаций реализуется за счет разных режимов фрикционных процессов между сходящей стружкой и наружными поверхностями наростов. Влияя на характер фрикционного процесса, можно управлять стойкостью режущего инструмента и качеством механической обработки.

неравновесный процесс, диссипативная структура, пластическая деформация, коэффициент трения, режущий инструмент, нарост, стойкость

1. Бобров В.Ф., Грановский Г.И., Зорев Н.Н. Развитие науки о резании металлов. М.: Машиностроение, 1967. 416 с.

2. Воронцов А.Л., Султан-Заде Н.М., Албагачиев А.Ю. Разработка новой теории резания. 1. Введение // Вестник машиностроения. 2008. № 1. С. 57-67.

3. Заковоротный В.Л., Фан Динь Тунг, Быкадор В.С. Самоорганизация и бифуркация динамической системы обработки металлов резанием // Известия высших учебных заведений. Прикладная неравновесная динамика. 2014. Т. 22. № 3. С. 26-39.

4. Ким В.А. Самоорганизация в процессах упрочнения, трения и изнашивания режущего инструмента. Владивосток: Дальнаука, 2001. 203 с.

5. Ким В.А., Якубов Ф.Я., Схиртладзе А.Г. Мезомезаника процессов контактного взаимодействия при трении и резании металлов. Старый Оскол: ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2017. 244 с.

6. Мигранов М.Ш., Шустер Л.Ш. Особенности термодинамических процессов на контактных поверхностях режущего инструмента // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4-3. С. 1126-1129.

7. Иванова В.С., Баланкин А.С., Бунин И.Ж., Оксогоев А.А. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994. 383 с.

8. Федоров С.В. Основы трибоэргодинамики и физико-химические предпосылки теории совместимости. Калининград: Калининградский государственный технический университет, 2003. 415 с.

9. Федоров С.В., Ассенова Э. Синергетический принцип самоорганизации при трении // Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017. Т. 3. № 3. С. 21-41.

10. Кремнева Л.В., Снегирева К.К., Ершова И.В. Методика расчета коэффициента диссипации энергии при резании материалов // Вестник МГТУ «Станкин», 2014. № 4 (31). С. 119-122.

11. Кабалдин Ю.Г., Олейников А.И., Бурков А.А. Синергетический подход к анализу динамических процессов в металлорежущих станках // СТИН, 2003. № 1-2. С. 3-6.

12. Ким В.А., Каримов Ш.А. Проявление физической мезомеханики при контактном взаимодействии и изнашивании // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2014. № II-1(18). C. 79-85.

13. Якубов Ч.Ф. Упрочняющее действие СОТС при обработке металлов резанием. - Симферополь: ОАО «Симферопольская городская типография», 2008. 156 с.

14. Верхотуров А.Д., Якубов Ф.Я., Ким В.А., Коневцов Л.А., Якубов Ч.Ф. Роль воздуха в контактных процессах резания металлов // Ученые записки КнАГТУ. 2014. № III-1 (19). С. 65-72.

15. Отряскина Т.А., Ким В.А., Сарилов М.Ю. Структурно-количественные соотношения процесса стружкообразования // Фундаментальные исследования. 2014. № 6-5. С. 932-936.

16. Хирионен Дж. Ионная имплантация / пер. с англ. М.: Металлургия, 1985. 302 с.