Щерчук П.А., , Милько В.В

Хмельницький національний університет

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕРМОПАСТ НА ПАРАМЕТРИ ПРОЦЕСУ МЕХАНІЧНОЇ ОБРОБКИ

Технічний прогрес у машинобудуванні характеризується не тільки покращенням конструкції машини, але і неперервним удосконаленням технології їх виробництва.

На сьогодні в технології обробки металів різання усе більшого поширення набувають застосування збірного інструменту, який є досить продуктивним на ряду з іншими видами інструментів. Та збірний інструмент поступається інструменту із суцільного матеріалу й інструменту з напаяними пластинками температурними характеристиками розподілу тепла між твердосплавною пластинкою і державкою інструмента за рахунок шорсткості і неточності контактуючих поверхонь пластинки і державки інструмента.

Теплові процеси, що проходять в зонах контакту інструменту й заготовки в значній мірі впливають на ефективність процесу обробки різанням. Для оптимальних умов роботи інструменту необхідно знижувати температуру в зоні контакту інструменту і заготівки за рахунок покращення контакту між твердосплавною пластинкою і державкою інструмента.

Вирішення даної проблеми може бути здійснено за допомогою теплопровідної пасти - пластична речовина з високою теплопровідністю, використовується для зменшення теплового опору між двома дотичними або близько розташованими поверхнями. Зазвичай термопасти виготовляють із синтетичної смоли (наприклад,силікон), яка змішуються з певною кількістю теплопровідного порошку (звичайне співвідношення 40% і 60% відповідно). Утворюється в'язка паста білуватого або сірого кольору. Білуватий колір свідчить про застосування оксиду цинку як теплопровідна речовина, сірий - оксиду алюмінію. У деяких випадках може бути й оксид срібла. Термопасти не тверднуть і можуть бути легко прибрані з поверхні на яку наноситься.

Для досліджень використовували термопасти: КПТ – 8 (робочий інтервал температур: від -60 до +180 °С і коефіцієнт теплопровідності 0,7 Вт/(м К)), а також Titan Nano Grease (TTG-G30010) (робочі температури: -50/+240°С,коефіцієнт теплопровідності 4,5 Вт/(м К)). При виборі термопасти

а) б)

Рис. 1 - Типи досліджених термопаст: а)Titan Nano Grease (TTG-G30010), б)КПТ – 8 (OOO "Химтек")

враховувалось високотемпературний режим роботи інструменту, тому підбили пасти з високими робочими температурами.

Для визначення температури різання застосовується метод натуральної термопари на токарно-гвинторізному верстаті мод. 1К62, який обладнаний

а) б)

Рис. 2. – Загальний вигляд експериментальної установки (а) та її схема (б): 1- динамометр УДМ-600, 2 - підсилювач УТ4-1, 3 - приладного щита; 4 - різця із механічним кріпленням різальної пластинки з твердого сплаву та прикріпленим до нього контактом, 5 - струмознімач, 6 – гальванометр, який під'єднаної до ЕОМ через спеціальний блок перетворення.

блоком для вимірювання температури різання або еквівалентної їй Т_ерс, який складається з різця із механічним кріпленням різальної пластинки, струмознімача й під'єднаної ЕОМ. Використовувались такі марки твердосплавних непереточуваних пластинок Т5К10 і Т15К6 з коефіцієнтом теплопровідності λ₁=20,8 Вт/м*К і λ₂=12,5 Вт/м*К.

Режими різання вибирали в залежності від оброблюваного матеріалу (Сталь 45) і отримання оптимальних результатів для обох видів твердосплавних пластинок: швидкість різання V=65 м/хв., подача S=0,2мм/об, глубина різання t=0,25 мм.

Результати досліджень фіксувались за допомогою програми Cardiagn у вигляді графіка, який виводився на монітор ЕОМ, як показано на рисунку 4.

Кожен дослід повторювався 3 – 4 рази із цих значень отримував середнє арифметичне.

Рис. 4 – Вивід результату досліду у вигляді графіку зміни термо-ЕРС із часом

Таблиця 1 – Результати факторного експерименту при швидкості 65 м/хв.

№ досліду	Теплопровідність пластинки λ1, (Вт/мК)	Теплопровідність термопасти λ2, (Вт/мК)	Терс, мВ
1	20,5	-	1,38
2	20,5	0,7	1,34
3	20,5	4,5	1,27
4	12,5	-	0,82
5	12,5	0,7	0,78
6	12,5	4,5	0,69

У результаті проведених досліджень було визначено , що застосування термопасти в зоні контактування твердосплавної пластинки із державкою має позитивний ефект на температуру в зоні різання.

Рис. 3 - Гістограма результатів дослідів : матеріал заготовки – сталь 45;матеріал швидкозмінної твердосплавної пластинки – Т15К6 і Т5К10; режими різання: V=65м/хв., S=0,2мм/об, t=0,25мм

Висновки

При режимах різання: V=65м/хв., S=0,2мм/об, t=0,25мм; використанні твердосплавної пластинки Т15К6 результат термо-ЕРС із термопастою КПТ – 8 був на 5% меньший,а з термопастою Titan Nano Grease на15% на відміну від результату досліду, що проводився без термопасти. Пластинка Т5К10 із цими режимами різання результат термо-ЕРС із термопастою КПТ – 8 був на 3% меньший,а з термопастою Titan Nano Grease на 8% на відміну від результату досліду, що проводився без термопасти.

Література

1.Шлыков Ю.П., Ганин К. А., Контактный теплообмен, Госэнергоиздат, 1963.

2.Попов В. М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. М., «Энергия», 1971. – 216 с. с ил.