Павловская Ольга Александровна, Калафатова Людмила Павловна
Технология изготовления режущих пластин из минералокерамики предполагает значительные объемы механической обработки при условии получения высокого качества обработанной поверхности. Повышение обрабатываемости режущих пластин и снижение их себестоимости связано с интенсификацией технологических процессов, улучшением использова-ния технических возможностей алмазно-абразивного инструмента в сочетании с уменьшени-ем его расхода. В значительной степени эта задача может быть решена за счет использования при шлифовании поверхностно-активных смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС) [1]. Технологические среды, применяемые при механической обработке, в частности, при шлифовании минералокерамических пластин, помимо эффективного воздействия на процессы резания должны также обладать таким важным эксплуатационным качеством, как низкая коррозионная активность. Часто причиной отказа от применения при обработке перспективных составов СОТС является появление на оборудовании очагов коррозии. Стабили-зацию антикоррозионных свойств СОТС можно осуществить путем периодического добавления в их состав ингибиторов коррозии – веществ, способных в небольших количествах (от 10-3 до 10-6 моль/л) резко снижать или подавлять скорость коррозионного процесса.
Целью настоящей работы является определение коррозионной активности СОТС, при-меняемых при обработке минералокерамики, и, при необходимости, создание среды, обла-дающей минимальной коррозионной активностью по отношению к эксплуатируемому обо-рудованию за счет введения в состав действующих сред ингибиторов коррозии.
Для определения коррозионной активности СОТС использовалась методика ФИАТ 50530. Сущность метода заключается в выдерживании чугунной стружки, смоченной в ис-пытуемой жидкости и помещенной на стальную пластинку (из стали 45, размером 150х75 мм с шероховатостью рабочей поверхности Rа =0, 32…0, 63 мкм) в термостате при определенной температуре и влажности, и фиксировании изменения внешнего вида пластинки, характери-зующего коррозионное воздействие технологической среды на металл. В качестве катализа-тора коррозионной активности испытуемых технологических сред использовалась чугунная стружка.
В процессе эксперимента испытывались СОТС двух типов: среда СОТС №2 [1], реко-мендуемая для шлифования изделий из хрупких неметаллических материалов и представ-ляющая собой 1% водный раствор поверхностно-активных веществ на основе оксиэтилиро-ванных жирных спиртов и алкилмоносульфатов, и СОТС №3, применяемая на производстве при обработке минералокерамики типа ВОК 60. СОТС №3 представляет собой водный рас-твор тетрабората и триполифосфата натрия, триэтаноламина и борной кислоты. Содержание каждого из названных компонентов в растворе не превышает 0, 5%. Предполагаемые ингиби-торы коррозии [2]: натрий виннокислый, натрий бензойкислый, натрий фосфорнокислый трехзамещенный, метасиликат натрия.
Подготовка пластин к испытаниям осуществлялась в соответствии с ГОСТ 2917-76. Для создания однородной рабочей поверхности испытуемых стальных пластин они очищались от грязи, следов коррозии, обезжиривались ацетоном. Удаление следов коррозии и подготовка поверхности осуществлялась путем шлифования пластин с применением последовательно шлифовальных шкурок №8 и №6. После шлифовки пластины погружались в изооктан или спирт до испытаний. Перед испытанием проводилась доводка пластин корундовым шлифо-вальным порошком зернистости №8, который брался ватным тампоном, смоченным каплей изооктана или спирта. Шероховатость обработанной поверхности по параметру Rа должна находиться в интервале 0, 32…0, 63 мкм. После шлифования абразивным порошком пластину хранят не более 1 мин.
В качестве влажной камеры использовался эксикатор, на дно которого наливался водный раствор глицерина из расчета 3-х молярной его концентрации в воде, что обеспечивало 95% относительную влажность. На подготовленную поверхность пластины насыпалась чугунная стружка массой 2, 5 г на площади круга диаметром 35 мм. Затем стружка смачивалась 2 см3 жидкости. Пластины со стружкой помещались в эксикатор и выдерживались при температу-ре 22 20 С и влажности 95% в течение 120 часов. СОТС считалась полностью выдержав-шей испытание на коррозию, если после испытания на стальной пластине не оставалось ее следов. Степень коррозионной активности сред косвенно оценивалась величиной прокорро-дировавшей площади пластины. В случае установленной коррозионной активности базовых сред (СОТС №2 и СОТС №3) предусматривалось продолжение эксперимента при вариациях ингибиторов коррозии, добавляемых в испытуемые среды. В соответствии с рекомендациями [2] первоначальная концентрация ингибиторов коррозии в составе сред была принята равной 1%.
В результате проведенных испытаний были получены следующие результаты. Обсчет фотографий стальных пластин, контактировавших с чугунной стружкой, смоченной иссле-дуемыми жидкостями в течение пяти суток, показал, что относительная плотность пятен ржавчины (Sот) на пластинах, равная отношению прокорродировавшей площади ко всей площади, занятой стружкой, и измеряемая в процентах, в случае применения обеих сред практически одинакова и колеблется от 40 до 70%. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что обе жидкости коррозионно-активны и для нормальной их эксплуа-тации в производственных условиях необходимо в состав сред ввести ингибитор коррозии.
Из перечня перечисленных выше ингибиторов коррозии для испытаний был отобран ме-тасиликат натрия. Основанием для его выбора служило то, что это вещество нетоксично, и в силу своего физико-химического сродства с обрабатываемыми материалами - минералоке-рамикой, содержащей в своем составе окислы кремния, может оказывать дополнительное положительное воздействие на процесс их разрушения. Введение в состав СОТС №3 и СОТС №2 1% метасиликата натрия (см. таблицу) позволило от 4, 3 до 5, 5 раза снизить коррозион-ную активность этих сред. Рекомендуемая концентрация этого компонента в составе сред 1..1, 5%.
Результаты испытаний коррозионной активности испытуемых СОТС
| Применяемые СОТС | Общая площадь об-разца, покрытая стружкой Sобщ , мм2 | Значения прокорро-дировавшей площади пластин Sкор , мм2 | Относительная плот-ность пятен ржавчи-ны Sот, % |
| СОТС №3 | 962 | 545 | 56, 6 |
| СОТС №2 | 962 | 528 | 54, 9 |
| СОТС №3 + 1% метасиликата натрия | 962 | 125 | 13, 0 |
| СОТС №2 + 1% ме-тасиликата натрия | 962 | 110 | 11, 4 |
Список литературы
Калафатова Л.П. Технологические среды как фактор повышения эффективности об-работки хрупких неметаллических материалов / Л.П. Калафатова // Резание и инструмент в технологических системах: Междунар. научн.-техн. сборник. – Харьков: НТУ «ХПИ». – 2003. – Вып. 64. – С. 119-126.
Шехтер Ю.Н. Защита метал лов от коррозии /Ю.Н. Шехтер – М.: Химия, 1971. – 148 с.
Международная научно – техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов СевНТУ, г. Севастополь, Украина, 2011