Зона контакта стружки с передней поверхностью инструмента состоит из двух зон: а) зона пластического контакта, располагающаяся вблизи режущей кромки и б) зона упругого контакта твердой деформированной стружки с передней поверхностью. Изучение условий контакта в этих двух зонах приводит к выводу о невозможности регулярного проникновения значительных частиц жидкости или ее паров на площадки трения в зоне пластического контакта. Это, в первую очередь, относится к случаю, когда отсутствует развитый нарост или опережающая трещина. Иначе обстоит дело в зоне упругого контакта. Микроскопические исследования показывают наличие микрокапиллярной сети в этой зоне.
   Микросъёмкой зоны соприкосновения стружки с передней поверхно-стью инструмента при мгновенной остановке процесса резания показано, что, используемые в качестве смазочно-охлаждающих сред (СОТС), жидкости заполняют капиллярную сеть, образующуюся между стружкой и инструментом. Проникновение жидкости по капиллярным полостям и микронеровностям подтверждается также высокоскоростной киносъемкой процесса резания (1). Скорость и глубина проникновения СОТС по микрокапиллярам зависит от величины поверхностного натяжения. При соприкосновении жидкости и металлической поверхности, поверхностное натяжение определяет так называемую металлофильность жидкости, т.е. ее способность сцепляться с металлической поверхностью или смачивать ее. Смачивание можно рассматривать как первую стадию физико-химического взаимодействия жидкости с твердым телом. Первоначально, при смачивании на поверхности твердого тела образуется тонкий адсорбционный слой жидкости. Очевидно, что в условиях резания металлов желательно иметь смазочно-охлаждающие жидкости, обладающие металлофильностью, т.e. с малым поверхностным натяжением, обеспечивающим смачивание рабочих поверхностей инструмента и капиллярные явления в зоне резания. Добавление в смазочно-охлаждающие жидкости поверхностно-активных ве-ществ (ПАВ) делает их более металлофильными. Такие высоко-металлофильные жидкости будут не только снижать коэффициент трения в процессе резания за счет образования адсорбционных или химических пленок на трущихся поверхностях, но и облегчать процесс пластической деформации за счет расклинивающего эффекта (эффект Ребиндера). И это явление ещё более усиливается при контакте ПАВ с поверхностями, на которых отсутствуют окисные плёнки. Поверхность, вскрываемая при обработке резанием, является именно такой поверхностью.
   Измерения поверхностного натяжения, как отмечал академик П.А. Ре-биндер, показывает, что поверхностно-активные вещества, типа олеата натрия, снижают поверхностное натяжение воды с 72,8 до 30 дин/см при температуре 20 °С. При этом, как показывают расчеты, концентрация по-верхностно-активных веществ в поверхностном адсорбционном слое в 3•104 раз выше, чем в объеме раствора.
   Другим фактором, определяющим поверхностное натяжение жидкости, является температура. Для большинства жидкостей поверхностное натяжение убывает с повышением температуры линейно согласно формуле Этвеша:

σ=k/v^2⁄3(t_кр-t)

   где v – мольный объем жидкости;
   t_кр – критическая температура, когда плотность жидкости становится равной плотности насыщенного пара и граница между ними исчезает;
   k – постоянная величина (для недиссоциированных жидкостей k = 2,1).

   Таким образом, эффективность попадания СОЖ в зону опережающих деформаций при резании под действием капиллярных сил падает с ростом температуры в зоне микротрещины, при этом в зоне высоких температур, равных и больших критической, оно обращается в нуль. Кроме того, она зависит от соотношения скоростей резания и капиллярного движения. Учитывая это, можно утверждать, что капиллярный эффект наиболее полно проявляется путем попадания СОТС в слой металла, образующий поверхность резания и снимаемый на последующем проходе. Для выяснения металлофильности, принятых к исследованию смазочно-охлаждающих жидкостей, была проведена скоростная киносъёмка капель указанных жидкостей, нанесенных на полированную поверхность металлов, подвергающихся обработке, и инструментальных материалов.
   Для оценки смачивающей способности смазочно-охлаждающих жидкостей было введено понятие коэффициента темпа растекания – "а". Он выражает скорость растекания жидкости в первые 10 секунд после нанесения капли этой жидкости на отполированную поверхность образца испытуемого материала.За единицу принят темп растекания капли дистиллированной воды на стали X18H10T при комнатной температуре Т = 24 °С. Таким образом, величина коэффициента темпа растекания a_n какой-либо жидкости на данном материале будет выражаться

   где а – коэффициент темпа растекания дистиллированной воды на стали X18H10T, a = 1;
   D₂ – диаметр капли исследуемой жидкости на образце обрабатываемого материала через 10 секунд;
   D₁ – диаметр капли исследуемой жидкости на образце обрабатываемого материала в первую секунду.
   1,03 – отношение конечного диаметра к начальному диаметру капли дистиллированной воды на пластинке стали Х18Н10Т. По результатам замера диаметров капель, построены графики темпа растекания различных смазочно-охлаждающих жидкостей на исследуемых сталях и сплавах.

   Были определены коэффициенты темпа растекания:

   Можно сделать предварительный вывод: жидкости, имеющие меньшую величину поверхностного натяжения должны быть более металлофильными. Это подтверждается фотографиями капель и величинами коэффициента темпа растекания. Не все жидкости одинаково металлофильны к разным материалам.
   Значит разным будет и влияние их на процесс резания металлов. Это подтверждается результатами натурных испытаний этих жидкостей при обработке резанием (рис. 1).

Рис. 1. Результаты стойкостных испытаний при обработке сталей 2Х13 и Х18Н9Т с использованием рассматриваемых СОТС

   Выводы: при выборе СОТС для обработки конкретного материала необ-ходимо учитывать не только химический состав имеющихся жидкостей, но и физические процессы, происходящие в зоне резания.

   Список литературы: 1. В.Н. Латышев Исследование физических сторон действия смазочно-охлаждающих жидкостей в процессе резания различных металлов / Сборник: Вопросы применения СОЖ при резании металлов. Иваново 1965 – 109с./.