2.3.3. Режущие свойства и пластифицирующее деиствне СОЖ

Под режущими свойствами СОЖ подразумевают уменьшение прочности тончайших поверхностных слоев обрабатываемого металла под действием жидкой среды. В результате снижения поверхностной энергии

обрабатываемого материала уменьшается его предел текучести 0>, сопротивление сдвигу и силы резания.

В основе проявления режущего и пластифицирующего действия СОЖ лежит снижение поверхностной энергии обрабатываемой заготовки в зоне резания. Сущность эффекта, открытого академиком П. А. Ребннде- ром в 1928 году, состоит в том, что некоторые ПАВ могут понижать по-верхностную энергию металлов, способствуя зарождению пластических сдвигов, при контакте со средой, содержащей вещества, способные к адсорбции на межфазной поверхности.

Эффект Ребиндера лежит в основе многих явлений, наблюдаемых в природе, технике и научно-исследовательской практике. Благодаря ад- сорбции снижается поверхностная энергия, что облегчает разрыв межатомных связей атомов металла, находящихся под напряжением. В соответствии со схемой распространения трещины по зоне сегрегации ПАВ приводят к замене связи атом металла - атом металла на связь атом металла - атом ПАВ, то есть к резкому снижению прочности металла. Некоторые ПАВ способствуют разрушению кристаллической структуры ме-талла. Молекулы ПАВ внедряются в микротрещины, образующиеся в металле в процессе резания, и «расклинивают» ее. Ослабление межатомных связей в процессе резания облегчает деформирование и разрушение обрабатываемого металла.

Форма проявления эффекта Ребиндера зависит от химической природы обрабатываемого металла, его структуры, условий резания. Этот эффект может проявляться в виде: адсорбционного пластифицирования (облегчения пластического деформирования), адсорбционного понижения прочности и даже самопроизвольного диспергирования структуры твердого тела.

Наиболее сильно эффект П.А. Ребиндера проявляется при использовании жидкостей, близких по молекулярной природе к твердому телу.

Для эффекта Ребиндера характерны следующие общие особенности:

для каждого обрабатываемого материала могут потребоваться определенные жидкости;

для проявления действия среды достаточно весьма малого количества жидкости;

изменение механических свойств твердых тел может происходить после того, как металл начнет контактировать со средой;

эффект Ребиндера проявляется лишь при действии механических напряжений в присутствии среды (например, в процессе резания). В этом состоит коренное отличие эффекта Ребиндера от других возможных случаев влияния среды на механические свойства твердых тел, в частности, от процессов растворения и коррозии, когда раз-рушение тела под действием среды может происходить и в отсутствие механических напряжений;

после удаления среды механические свойства исходного материала полностью восстанавливаются (обратимость эффекта).

При хрупком разрушении связь прочности Р поверхности твердого тела с поверхностной энергией С описывается уравнением Гриффитса:

(24)

где: Е - модуль упругости твердого тела,

I - характерный размер существующих в нем или возникающих при пластическом деформировании дефектов, имеющих вид зародышевых трещин разрушения.

(25)

При разрушении твердых тел в присутствии смсссй двух жидких компонентов, различающихся по адсорбционной активности, прочность снижается тем сильнее, чем выше концентрация более активного компо-

В соответствии с соотношением Гриффитса, справедливым в условиях хрупкого разрушения, отношение прочностей материала в присутствии РА и в отсутствие среды Р0 равно корню квадратному из отношения соответствующих поверхностных энергий: нента, который преимущественно адсорбируется на поверхности разрушения. Прочность в присутствии различных сред выражается в процентах по отношению к прочности Р0чистого материала (РА1 Р0)-Ш%. Эффект П.А. Ребиндера можно оценить на маятниковом динамометре.

Наиболее сильный эффект П.А. Ребиндера обеспечивают жидкости, близкие по молекулярной природе к твердому телу. Следует учитывать, что, если компоненты жидкости вступают в химическую реакцию с твердым телом, эффект адсорбционного понижения прочности не наблюдается.