Висвітлено теорію перевірки багатофакторних статистичних моделей за основними критеріями якості. Наведено приклади її застосування у разі дослідження впливу мастильно-охолодних технологічних середовищ на процес механічної обробки металів. Наведено результати системних дослідів, виявлено що введення полімерної присадки до мастильно-охолодних технологічних засобів (МОТЗ) істотно підвищує стійкість різального інструменту, у разі цього у поверхневих шарах металу формуються специфічні структури, що підвищують експлуатаційні характеристики деталей. Вплив полімерної домішки на мастильно-охолодні технологічні середовища пояснено тим, що механічна обробка сталей різанням здійснюється за комплексного впливу різних хімічних елементів і сполук, що утворюються в зоні різання у зв'язку з термодеструкцією полімерної компоненти МОТЗ.

Освещена теория проверки многофакторных статистических моделей по основным критериям качества. Приведены примеры ее использования при исследованиях влияния смазочно-охлаждающих технологических сред на процесс механической обработки деталей. Приведены результаты системных исследований, определено, что введение полимерной присадки в смазочно-охлаждающие технологические средства (МОТС) существенно повышает стойкость режущего инструмента, при этом в поверхностных слоях металла формируются специфические структуры, повышающие эксплуатационные характеристики деталей. Влияние полимерной добавки на смазочно-охлаждающие технологические среды объяснено тем, что механическая обработка сталей резанием осуществляется благодаря комплексному влиянию разных химических элементов и соединений, образовывающихся в зоне резания в связи с термодеструкцией полимерной компоненты МОТС.

Наведено основні дані про вибір сталі та методи зміцнення типових деталей машин, конструкцій та інструмента. Описано основні види ушкодження деталей машин (крихке та в'язке руйнування, деформація, зношування тощо). Розглянуто принципи вибору комплексу властивостей, які визначають зносостійкість металу (сталі) в процесі експлуатації деталей машин. Надано класифікацію критеріїв оцінювання конструктивності міцності сталі, визначальну її довговічність і надійність. Систематизовано шляхи підвищення міцності металів і сплавів за рахунок технологічних процесів термічної та хіміко-термічної обробки.

Приведены основные данные о выборе стали и методы укрепления типовых деталей машин, конструкций и инструмента. Описаны основные виды повреждений деталей машин (хрупкое и вязкое разрушение, деформация, изнашивание и др.). Рассмотрены принципы выбора комплекса свойств, определяющих износостойкость металла (стали) при эксплуатации деталей машин. Дана классификация критериев оценки конструктивной прочности стали, определяющая ее долговечность и надежность. Систематизированы пути повышения прочности металлов и сплавов за счет технологических процессов термической и химико-термической обработки.

Рассмотрены вопросы поверхностных явлений на твердых телах (ТТ), прочности, механического и термического разрушения ТТ. Раскрыто содержание понятий трения и смазки. Описаны смазочно-охлаждающие средства, применяемые в обработке металлов резанием. Раскрыты некоторые аспекты физико-химического взаимодействия полимерных присадок для смазочно-охлаждающих технологических составов (СОТС) с деформируемым металлом. Проанализировано влияние полимеросодержащих СОТС на характеристики процесса резания.

Даны методические рекомендации по определению экономической эффективности смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС). Рассмотрены вопросы стоимостной оценки результатов применения и дополнительных затрат на создание и освоение новой СОТС. Изложены характеристики и классификация СОТС для обработки металлов давлением. Уделено внимание разработке полимерсодержащих масляных композиций для производства холоднодеформируемых труб и листа, перспективам использования механохимического эффекта в различных отраслях промышленности, а также составу, свойствам и методам приготовления СОТС на полимерной основе.

Рассмотрены вопросы теории и практики химико-термической обработки (ХТО), приведены прогрессивные методы ХТО. Охарактеризованы интенсифицирующие процессы насыщения, в частности, насыщения в тлеющем разряде, с использованием токов высокой частоты, с применением ультразвука и ХТО в полимеросодержащих технологических составах. Освещены перспективы и задачи в области разработки полимеросодержащих составов, предложены способы насыщения сталей, обеспечивающие высокие скорости процессов цементации и цианирования. Внимание уделено анализу процессов термодеструкции высокомолекулярной составляющей насыщенных сред, выявлению причин и механизма ускоряющего действия продуктов разложения полимеров на процессы ХТО.

Выделен ряд проблем, решение которых дает возможность продвинуться в вопросе о механизме влияния водорода на физико-химические и механические свойства твердых тел. Среди них наиболее важная - выявление влияния различных форм водорода на протекание процессов от упругой и пластической деформации до различных видов хрупкого разрушения. В природе водород может находиться в молекулярном, атомарном и ионном состояниях. В связи с различными формами состояния водорода возникает и многообразие явлений его взаимодействия с деформируемым металлом. Обычно изменения процесса деформации и разрушения сплавов железа относят на счет взаимодействия металла с водородом, находящимся в атомарном или ионном состоянии, в то время как водород в молекулярном состоянии не влияет на эти процессы. Отмечено, что изучение явлений, происходящих при взаимодействии водорода и его активных форм с деформируемым металлом, представляет интерес не только в связи с механической обработкой металла, но и для научно-обоснованного использования эффекта этого взаимодействия в целях получения необходимого положительного результата в отношении защиты конструкционных металлов от нежелательных последствий этих процессов. Представлены результаты изучения микроструктуры поверхности титана после его механической обработки резанием в водороде и на воздухе и доказательства пластифицирующего действия водорода при механической обработке титана. Показано, что водород практически не изменяет упругую деформацию, а облегчает протекание пластической деформации.

Предложена модель превращения в зоне резания поверхностно-активного смазочно-охлаждающего технологического средства (СОТС) в радикально-активную водородную плазму. Такое явление особенно ярко выражено, когда в состав СОТС добавляется высокомолекулярное соединение определенного химического состава и концентрации. Поскольку цепь пиролитических превращений полимерной присадки к СОТС приводит к появлению водорода и углерода в атомарной и других активных формах, была выдвинута гипотеза об активном участии протонов в механохимическом процессе при металлообработке и одновременной перманентной карбонизации режущих кромок инструмента. Совокупность экспериментальных данных показывает, что различные контактные взаимодействия материала и среды, а также физико-химические процессы, происходящие в результате разрушения металла, связаны, в первую очередь, с электрически активной реальной структурой материала, возникающей вследствие механического воздействия. Показана решающая роль образования и роста трещины как фактора, инициирующего и ускоряющего различные физико-химические процессы и явления, протекающие в щели между клином инструмента и вершиной трещины, приводящие к образованию водородной плазмы. На основании обобщения исследований, посвященных различным физико-химическим явлениям, возникающим в момент разрушения твердого тела, сделана попытка рассмотреть снижение энергозатрат на процесс резания металла в СОТС как результат совокупного механического и теплового воздействия. Дополнительным источником тепловыделения является рекомбинация иона водорода в ультрамикроскопических областях непосредственно в зоне преодоления сцепления между атомами обрабатываемого металла. Предложенный способ механоплазменной обработки металла не только имеет высокую эффективность, но и позволяет изготавливать изделия, обладающие повышенной эксплуатационной долговечностью.

Обоснована необходимость применения высокомолекулярных соединений в качестве присадки к смазочно-охлаждающим технологическим средствам. Установлено, что атомарный водород значительно снижает энергосиловые затраты на процесс резания. Выявлено, что при точении, как и при пиролизе, происходит интенсивная деструкция макроцепей полимера с образованием углеводородов. В зоне механической обработки зафиксированы глубокие физико-химические превращения полимерных цепей с формированием различных активных продуктов, которые, по-видимому, и отвечают за проявление эффекта облегчения обрабатываемости стали.

Сформулирована необходимость решения новых задач в нанометровом и "протонном" масштабах, связанных с проблемой разрушения твердого тела в условиях обратимого (адсорбционного) взаимодействия тела со средой. Показано, что в основу представлений о физической природе возникновения физико-механических свойств твердого тела под влиянием среды положены общие термодинамические представления о стремлении свободной энергии системы к уменьшению вследствие адсорбции среды. Такие макроскопические представления, построенные без учета микроскопических явлений, вызывают неадекватное понимание и толкование механизма влияния среды. Обсуждена решающая роль трещины как фактора, инициирующего в момент разрушения различные физические процессы и явления, имеющие квантовую природу, которые инициируют не только многоэтапные химические превращения исходной поверхностно-активной среды вплоть до образования водородной плазмы, но и обеспечивают своевременное поступление протонов в область пластической деформации перед острием трещины. Выявлены условия, способствующие инициированию и самоускорению химических превращений среды в зоне разрушения, а также проявлению положительной обратной связи между механическими и химическими процессами. Предложен новый способ формообразования деталей путем механоплазменной обработки (МПО) металла.

Сформулирована проблема дальнейшего развития металлообработки. Показано, что интенсификация и совершенствование процесса резания во многом зависит от понимания физической сущности явлений, сопровождающих этот процесс. На основе обобщения исследований предложена гипотеза радикального улучшения обрабатываемости деталей с заданной точностью и качеством поверхности при одновременном достижении экономических результатов путем воздействия на зону стружкообразования объектов и материалов нанометрового диапазона. Полагалось, что синтез таких частиц, отличающихся высокой химической активностью, можно осуществить в зоне стружкообразования вследствие воздействия на полимерную основу смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) различных физико-химических процессов и явлений, имеющих квантовую природу и сопровождающих резание. Результаты проведенных исследований подтвердили предложенную гипотезу. Совокупность полученных экспериментальных данных показала, что различные контактные взаимодействия элементарных частиц с реальной структурой металла, возникающей вследствие механического воздействия, связаны, в первую очередь, с электрическими процессами между заряженными частицами и электрически активной структурой вещества. Такие кратковременные и достаточно долгие электрические процессы способствуют облегчению процессов деформации и разрушения. Установление связи микроконических процессов взаимодействия элементарных частиц с реальной структурой деформируемого тела позволило предложить механоплазменный способ обработки металла.