Підвищення надійності і стійкості швидкорізального інструменту шляхом використання іонізованих повітряно-оливних змащувальних середовищ при відновленні деталей машин

Автор(и)

  • D.D. Marchenko Миколаївський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0808-2923
  • K.S. Matvyeyeva Миколаївський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0974-3022
  • O.O. Lymar Миколаївський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0301-7313
  • V.M. Kurepin Миколаївський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-4383-6177

DOI:

https://doi.org/10.31891/2079-1372-2025-118-4-72-78

Ключові слова:

іонізоване повітряно-оливне середовище, змащувально-охолоджувальне технологічне середовище, коронний розряд, трибологічні дослідження, стійкість інструменту, мікродозована подача оливи, тертя та зношування, індустріальна олива Mobil DTE 22, обробка різанням, активовані середовища, шорсткість поверхні

Анотація

У роботі виконано комплексний аналіз процесів зношування швидкорізального інструменту та шляхів підвищення його працездатності під час механічної обробки. Проведено аналітичний огляд наукових джерел щодо сучасних методів подачі змащувально-охолоджувальних технологічних середовищ (ЗОТС), включаючи активацію повітряних та повітряно-оливних потоків і їхній вплив на процеси тертя та різання. Особливу увагу приділено мікродозованій подачі індустріальної оливи Mobil DTE 22 у вигляді розпилених повітряно-оливних сумішей, активованих електричним полем коронного розряду. Розроблено та досліджено сопловий пристрій для дозованої подачі в’язких рідин з подальшою активацією повітряного потоку, що забезпечує зниження робочого тиску та підвищення безпечності експлуатації. Створено та використано трибометричний стенд для вивчення змащувальної здатності активованих ЗОТС і визначення коефіцієнтів тертя різних матеріалів. Встановлено, що іонізоване повітряно-оливне середовище істотно знижує момент тертя, стабілізує контактну взаємодію та зменшує шорсткість поверхні. Експериментальні дослідження процесу різання показали значне підвищення стійкості різців із швидкорізальної сталі при використанні іонізованого повітряно-оливного потоку: до трьох разів порівняно з різанням «насухо» та до 2,5 раза – порівняно з вільним поливом оливи. Застосування функції бажаності дало змогу виконати комплексну оцінку ефективності різних варіантів ЗОТС, що показало підвищення ефективності обробки до 40%.

Посилання

Aulin, V. V. (2022). Parameters of the lubrication process during operational wear of crankshaft bearings. Problems of Tribology, 102, 33–41. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2022-106-4-69-81

Gutsalenko, Y. H. (2021). Diamond spark grinding with solid lubricants: implications for tool life. Baltic Engineering Journal, 7(2), 112–120

Xu, W., Li, C., Zhang, Y., et al. (2022). Electrostatic atomization minimum quantity lubrication machining: from mechanism to application. International Journal of Extreme Manufacturing, 4(4), 042003. https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac9652

Ma, H., & Yang, M. (2023). Mechanism and experimental study on electrostatic atomization using needle-shaped electrodes. Lubricants, 11(6), 235. https://doi.org/10.3390/lubricants11060235

Jia, D., Li, C., Liu, J., Zhang, Y., Yang, M., Gao, T., Said, Z., & Sharma, S. (2023). Prediction model of volume average diameter and analysis of atomization characteristics in electrostatic atomization minimum quantity lubrication. Friction, 11(11), 2107–2131. https://doi.org/10.1007/s40544-022-0734-2

He, Z., Jia, D., Zhang, Y., Qu, D., Lv, Z., & Zeng, E. (2024). Investigation into the heat transfer behavior of electrostatic atomization minimum quantity lubrication (EMQL) during grinding. Lubricants, 12(5), 158. https://doi.org/10.3390/lubricants12050158

Lv, T., Xu, X.-F., Yu, A.-B., & Hu, X.-D. (2021). Oil mist concentration and machining characteristics of SiO₂ water-based nano-lubricants in electrostatic minimum quantity lubrication (EMQL) milling. Journal of Materials Processing Technology, 290, 116964. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116964

Iwasaki, M., Hirai, K., Fukumori, K., Higashi, H., Inomata, Y., & Seto, T. (2020). Characterization of submicron oil mist particles generated by metal machining processes. Aerosol and Air Quality Research, 20(6), 1469–1479. https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.11.0607

Bermúdez, M.-D., Jiménez, A.-E., Sanes, J., & Carrión, F.-J. (2009). Ionic liquids as advanced lubricant fluids. Molecules, 14(8), 2888–2908. https://doi.org/10.3390/molecules14082888

Shokrani, A., Dhokia, V., & Newman, S. T. (2012). Environmentally conscious machining of difficult-to-machine materials with regard to cutting fluids. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 57, 83–101. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2012.02.002

Huang, S., Tao, L., Wang, M., & Xu, X. (2018). Enhanced machining performance and lubrication mechanism of electrostatic minimum quantity lubrication — EMQL milling process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 94, 655–666. https://doi.org/10.1007/s00170-017-0935-4

Lv, T., Huang, S.-Q., Hu, X.-D., Feng, B.-H., & Xu, X. (2019). Study on aerosol characteristics of electrostatic minimum quantity lubrication and its turning performance. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 55, 129–138. https://doi.org/10.1186/s10033-019-0412-1

Lee, P.-H., Kim, J.-W., & Lee, S.-W. (2018). Experimental characterization on eco-friendly micro-grinding process of titanium alloy using airflow-assisted electrospray lubrication with nanofluid. Journal of Cleaner Production, 201, 452–462. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.264

Shah, P., Gadkari, A., Sharma, A., Shokrani, A., & Khanna, N. (2021). Comparison of machining performance under MQL and ultra-high voltage EMQL conditions based on tribological properties. Tribology International, 153, 106595. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106595

Gajrani, K. K., Sankar, M. R., & Kumar, K. (2018). Performance assessment of nano-lubricants in machining. Tribology International, 119, 400–412. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.11.030

Zhang, Y., Yang, J., & Liu, W. (2020). Electrostatic atomization MQL: review and perspectives. Journal of Cleaner Production, 250, 119587. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119587

Ezugwu, E. O., & Wang, Z. M. (2005). Key improvements in the machining of difficult-to-cut materials. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 45(5), 483–504. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2004.10.022

Shah, P., Gadkari, A., Sharma, A., Shokrani, A., & Khanna, N. (2021). Comparison of machining performance under MQL and ultra-high voltage EMQL conditions based on tribological properties. Tribology International, 153, 106595. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106595

Huang, S., Tao, L., Wang, M., & Xu, X. (2018). Enhanced machining performance and lubrication mechanism of electrostatic minimum quantity lubrication — EMQL milling process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 94, 655–666. https://doi.org/10.1007/s00170-017-0935-4

Lv, T., Xu, X.-F., Yu, A.-B., & Hu, X.-D. (2021). Oil mist concentration and machining characteristics of SiO₂ water-based nano-lubricants in electrostatic minimum quantity lubrication (EMQL) milling. Journal of Materials Processing Technology, 290, 116964. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116964

Iwasaki, M., Hirai, K., Fukumori, K., Higashi, H., Inomata, Y., & Seto, T. (2020). Characterization of submicron oil mist particles generated by metal machining processes. Aerosol and Air Quality Research, 20(6), 1469–1479. https://doi.org/10.4209/aaqr.2019.11.0607

Cui, Z., Xie, Y., & Zhang, Y. (2024). Lubricant activity enhanced technologies for sustainable machining: Mechanisms and processability. Chinese Journal of Aeronautics, 38(6), 103203. https://doi.org/10.1016/j.cja.2024.08.034

Ghasemi, A., & Bariani, P. F. (2020). Corona-assisted surface treatments and tribological effects. Wear, 452–453, 203270. https://doi.org/10.1016/j.wear.2020.203270

Xu, W., Li, C., Zhang, Y., et al. (2022). Electrostatic atomization minimum quantity lubrication machining: from mechanism to application. International Journal of Extreme Manufacturing, 4(4), 042003. https://doi.org/10.1088/2631-7990/ac9652

Lymar, O., & Marchenko, D. (2022). Prospects for the application of restoring electric arc coatings in the repair of machines and mechanisms. In Proceedings of the 2022 IEEE 4th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES 2022). https://doi.org/10.1109/MEES58014.2022.10005709

Marchenko, D., Matvyeyeva, K. (2023). Research of Increase of the Wear Resistance of Machine Parts and Tools by Surface Alloying. Problems of Tribology, 28(3/109), 32–40. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2023-109-3-32-40

Marchenko, D., Matvyeyeva, K., Kurepin, V. (2024). Increasing the wear resistance of plunger pairs of high-pressure fuel pumps using extreme pressure additives. Problems of Tribology, 29(4/114), 24–31. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2024-114-4-24-31

Marchenko, D., Matvyeyeva, K. (2024). Study of Wear Resistance of Cylindrical Parts by Electromechanical Surface Hardening. Problems of Tribology, 29(1/111), 25–31. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2024-111-1-25-31

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-15

Як цитувати

Marchenko, D., Matvyeyeva, K., Lymar, O., & Kurepin, V. (2025). Підвищення надійності і стійкості швидкорізального інструменту шляхом використання іонізованих повітряно-оливних змащувальних середовищ при відновленні деталей машин. Проблеми трибології, 30(4/118), 72–78. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2025-118-4-72-78

Номер

Том 30 № 4/118 (2025)

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Проблеми трибології

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

1 2 > >>