Механики XXI веку №15 2016

Механики XXI веку. №15 2016 г.

ния в качестве импрегнаторов, веществ из группы порофоров – наиболее распространенных газооб-

разователей [8, 9].

К порофорам относятся вещества, разлагающиеся в узком температурном интервале с боль-

шой скоростью выделения газа. Основными газами при разложении, например, азодикарбонамида и

эрукамида являются азот и СО. Применение порофоров в качестве импрегнаторов абразивного инст-

румента позволило при шлифовании нержавеющей стали и стали ШХ15 обеспечить снижение силы

резания в 1,2 – 1,6 раза, износа абразивного инструмента в 1,3 – 1,5 раза, шероховатости обработан-

ной поверхности на 15 – 30%. Но при шлифовании сплавов на основе титана данные газообразовате-

ли оказались недостаточно эффективными.

Основной причиной плохой обрабатываемости титановых сплавов шлифованием является их

высокая адгезионная активность к абразивному материалу [5, 7 – 13], поэтому выбор абразивного ма-

териала имеет большое значение при шлифовании титановых сплавов [14].

Для улучшения обрабатываемости титановых сплавов в зону контакта вводят специальные

соединения, которые, вступая во взаимодействие с титаном, препятствуют его взаимодействию с аб-

разивным материалом [10, 14, 15]. Например, при шлифовании титановых сплавов без смазочно-

охлаждающих жидкостей можно использовать соли хлоридов или фторидов металлов, которые вво-

дят в состав абразивной смеси при изготовлении инструментов на бакелитовой связке [16].

Недостатком данных веществ является их высокая растворимость, что не позволяет их ис-

пользовать в качестве импрегнаторов абразивного инструмента при шлифовании с СОЖ на водной

основе.

Для обоснованного выбора импрегнатора необходимо учитывать его термодинамические

свойства, о чем можно судить по результатам термографического анализа в процессе нагревания ве-

щества. Наиболее объективным доказательством разложения импрегнатора с выделением реакцион-

но-способных соединений или элементов является обнаружение их непосредственно в зоне резания

при шлифовании. Для определения показателей процесса необходимо провести эксплуатационные

испытания.

В связи с этим, цель данной работы заключалась в исследовании разложения импрегнатора

при температурном моделировании процесса, анализе химического состава газовой среды и опреде-

лении эксплуатационных показателей непосредственно при шлифовании.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: проведены деривато-

графические исследования предлагаемого импрегнатора, показана возможность использования для

газового анализа среды в непосредственной близости от зоны резания отечественного газоанализато-

ра, установлена закономерность изменения газового состава среды при шлифовании импрегнирован-

ным абразивным инструментом, определены составляющие силы резания, износ абразивного инст-

румента и шероховатость обработанной поверхности.

В качестве импрегнатора выбрано не растворимое в воде ароматическое хлорсодержащее ве-

щество – гексахлорпараксилол (ГХК).

Исследование закономерностей изменение массы вещества и тепловых эффектов процессов,

протекающих при нагревании, осуществляли методом термогравиметрического и дифференциально-

го термического анализа на дериватографе системы Паулик-Эрдеи фирмы «МОМ» с записью резуль-

татов на персональном компьютере.

Дериватографический анализ – это вид сложного термического анализа, посредством которо-

го на исследуемой пробе вещества или компонентов одновременно измеряются температура (Т), мас-

са (ТG), и энтальпия (DTА). Результаты анализа в виде совмещённых на одном графике кривых по-

зволяют установить направление и величину изменения в данной пробе энтальпии, связанной с изме-

нением агрегатного состояния и химическими реакциями, происходящими в испытуемом материале

под влиянием тепла.

Эксперименты проводили в режиме нагрева со скоростью 10°С в минуту, начиная от комнат-

ной температуры до 1000°С в платиновом тигле.

Нагревание ГХК сопровождается четырьмя фазами разложения (рис.1). В районе 190 – 270°С

наблюдается эндотермическая реакция, в процессе которой разлагается около 65% вещества. Далее

потеря массы вещества замедляется и при температуре около 500ºС потеря массы приближается к

95 %. Эта же температура соответствует пику экзотермической реакции, после которой темпы скоро-

сти потери массы снижаются ещё заметнее. С увеличением температуры до 750ºС процесс разложе-

ния органического хлорсодержащего соединения практически заканчивается и вся масса исходного

продукта превращается в газы [17].