2.3.4. Охлаждающие свойства СОЖ
Охлаждающие свойства СОЖ оказывают влияние на стойкость инструмента, точность обработки, шероховатость поверхности, остаточные напряжения в поверхностном слое и т.д. Они зависят от состава СОЖ, физико-химических и теплофизических параметров отдельных компонентов.
Органические и минеральные соли могут уменьшать устойчивость паровой пленки. На охлаждающую способность СОЖ влияют вязкость, теплопроводность, удельная теплоемкость, теплота испарения ее компонентов.Охлаждающая способность воды намного выше масла. Поэтому наиболее рациональным способом увеличения охлаждающей способности СОЖ является перевод ее на водную основу с добавлением в нее соответствующих поверхностно-активных веществ (например, полимера окиси этилена), положительно влияющих на противоизносные, противозадир- ные, антифрикционные и другие смазочные свойства [62].
При обработке металлов на высоких скоростях резания с использованием твердосплавного инструмента рекомендуется обильная и непрерывная струя СОЖ. На некоторых операциях, например в процессе фрезерования, часто повторяющийся вход - выход твердосплавных пластин приводит к образованию трещин и снижению стойкости инструмента вследствие увеличения циклических напряжений.
Стойкость инструмента связана с температурой в зоне резания степенной зависимостью:
где: С - коэффициент;
t - температура в зоне резания;
п - показатель степени.
Например, при точении напроход стали 9ХС резцами из твердого сплава Т15К6 с толщиной среза 0,1 мм снижение температуры с 700 до 600 градусов Цельсия увеличило стойкость инструмента в 1,5 раза - с 60 до 90 минут [37].
Правильно подобранные СОЖ снижают силы трения и силы резания, что ведет к снижению выделяемого тепла. Основными источниками теплоты в процессе резания являются зона стружкообразования и те участки передней и задней поверхностей инструмента, которые контактируют с обрабатываемой деталью и стружкой.
Тепловыделение возрастает с увеличением резания и в меньшей степени с увеличением подачи и глубины. Выделение теплоты при обработке пластичных материалов (сталей) больше, чем при обработке хрупких (чугунов).При выборе СОЖ необходимо принимать во внимание режимы резания, так как для каждого инструментального материала существует оп- тиматьная температура, обеспечивающая его максимальную стойкость. Например, для быстрорежущих сталей Р6М5, Р9, Р18 повышение размерной стойкости инструмента достигается при температуре 297 °С, для твердых сплавов ВК8 и Т15К6 - при 197 и 777 0 С. Теплопередачу резко ухудшает образование паровой пленки на поверхности инструмента при резании.
Интенсивность охлаждения возрастает при применении распыленной жидкости, подаваемой в зону обработки под давлением 0,2 - 0,4 МПа. Скорость струи жидкости при этом составляет несколько сотен метров в секунду. Мельчайшие частицы жидкости оказывают охлаждающее действие не только путем теплообмена, но и вследствие испарения.
Охлаждающие свойства СОЖ меньше влияют на выходные техно-логические параметры при чистовых режимах с малыми сечениями срезаемого слоя, так как тепловыделение в этом случае меньше, чем при черновых.