ТВЕРДАЯ СМАЗКА
SOLID LUBRICANT

Изобретение относится к твердым смазкам, используемым при механической обработке отверстий осевым инструментом с помощью свёрл, фрез, метчиков в деталях из труднообрабатываемых материалов, например, титановых сплавов, а также смешанных пакетов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) с титановыми сплавами.
В машиностроении при механической обработке отверстий в труднообрабатываемых материалах для обеспечения высокого качества обработки и удовлетворительных условий резания, таких как отсутствие затирания инструмента в заготовке, требуется применение смазочно-охлаждающих технологических средств. Жидкие композиции смазки неприемлемы для этих целей из-за влагопоглощения ПКМ и низкой смазывающей способности жидких смазочно-охлаждающих жидкостей.
В связи с этим возникает необходимость создания твердых смазок, включающих твердую фазу и обладающих целым комплексом свойств (антифрикционные свойства, термоокислительная стабильность с хорошим смазывающим действием).
Известен состав твердой смазки для абразивной обработки материалов, содержащий стеариновую кислоту, минеральное масло, фторированное масло, низкомолекулярный полиэтилен и высокодисперсный порошок на основе лейкоксена, включающий карбид кремния или нитрид алюминия, а также лейкоксеновый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Минеральное масло 11÷14
Фторированное масло 6÷8
Низкомолекулярный полиэтилен 1÷2
Высокодисперсный порошок лейкоксенового
концентрата и карбида кремния или нитрида алюминия 15÷18
стеариновая кислота остальное,
при этом она содержит лейкоксеновый концентрат и карбид кремния или нитрид алюминия в отношении, равном 0,5÷1:1 (RU 2005134068, опубл. 10.05.2007 г.).
Однако, твердая смазка известного состава имеет узкую область применения для абразивных работ, таких как шлифование, полирование, хонингование, притирка, доводка, и не предназначена для механической обработки отверстий.
Наиболее близкой по составу к заявляемой является твердая смазка в виде карандашей и брикетов, имеющая в своем составе стеариновую кислоту, пчелиный воск и порошок дисульфида молибдена марки МВЧ-3 с соотношением весовых частей 3:1:0,5, соответственно (Худобин Л.Б., Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке, М, Машиностроение, 1977, стр. 164.).
Однако, такой состав твердой смазки обладает низкими смазывающими свойствами и неэффективен при механической обработке отверстий (сверление и нарезание резьбы) в труднообрабатываемых материалах, например, в титановых сплавах и в смешанных пакетах из ПКМ с титановыми сплавами.
Технический результат заключается в получении твердой смазки, которая обладает высокими смазывающими свойствами и является эффективной при механической обработке отверстий осевым инструментом в деталях из таких труднообрабатываемых материалов, как титановые сплавы и смешанные пакеты из ПКМ с титановыми сплавами.
Технический результат был достигнут в результате того, что твердая смазка, содержащая стеариновую кислоту, пчелиный воск и дисульфид молибдена, согласно изобретению, дополнительно содержит серу, при следующем соотношении компонентов, масс. %.:
Пчелиный воск 24-26;
Дисульфид молибдена 14-16;
Сера 4-6;
Стеариновая кислота остальное.
Как показывают исследования, введение серы в количестве 4-6 мас. % в состав твердой смазки позволяет получать отличные результаты по качеству и скорости обработки в случае использовании этой смазки при сверлении отверстий и нарезании резьбы в заготовках, представляющих собой пакеты, состоящие как минимум из двух слоев, включающие слой титанового сплава и слой полимерного композиционного материала, а именно, углепластика.
Соотношения между компонентами заявляемой смазки были выбраны экспериментально после проведения многочисленных испытаний.
Твердую смазку готовили следующим образом.
Стеариновую кислоту Т-32 (ГОСТ 6484-96) в количестве 55 мас. % и пчелиный воск (25 мас. %) расплавляли при температуре 70-80°С в специальной алюминиевой посуде и перемешивали стеклянной палочкой. Затем насыпали дисульфид молибдена (15 мас. %) и перемешивали смесь до получения однородной массы.
Затем смесь нагревали до 110°С в течение 30-40 минут. Далее, дав остынуть композиции до 80-90°С, добавляли серу молотую (ГОСТ 127.4-93) (5 мас. %) и тщательно перемешивали. Полученную композицию разливали по формам будущих смазочных брикетов. Содержимое формы затвердевало, и брикет был готов к использованию.
При испытании смазку наносили втиранием смазочного брикета в режущие поверхности инструмента: на поверхность сверла для сверления отверстий, на поверхность метчика для нарезания резьбы.
Эффективность твердой смазки оценивали по износостойкостью инструментов, т.е. по количеству обработанных отверстий на операциях сверления мелкоразмерных отверстий и на операциях нарезания резьбы до поломки инструмента.
Испытания проводились на радиально-сверлильном станке модели 2К522 при сверлении отверстий диаметром 2,5 мм сверлами из быстрорежущей стали Р18. Обрабатывались заготовки, содержащие три слоя: титановой сплав - углепластик -титановый сплав.
На фигуре представлена сравнительная таблица результатов испытаний твердых смазок при равных условиях.
Испытания проводили в следующих условиях:
n =
S
l
-1
Режимы резания: 4000 мин; осевая подача = 100 мм/мин; глубина сверления =
10 мм. При проведениях опытов № 1 режимы резания были форсированными,
позволяющими уменьшить время работы сверла до его поломки.
Сведения, приведенные в таблице на фигуре, свидетельствуют о том, что использование заявляемой твердой смазки позволяет повысить износостойкость и работоспособность инструмента в 1,3-1,8 раз за счет возможности использования высоких скоростей обработки (форсированные режимы).
При нарезании резьбы без твердой смазки (всухую) и с использованием смазки по прототипу наблюдалось заедание и закусывание режущего инструмента. В случае нарезания резьбы с применением заявляемой твердой смазки режущий инструмент (метчик) не «заедал» в заготовке. Результаты испытаний показали удовлетворительное качество нарезания резьбовых отверстий без заусенцев и без задиров, посторонний звук (скрежет) отсутствовал.