Разработка технологии получения экологически чистых смазочноохлаждающих жидкостей ультразвуковым эмульгированием и оценка их эксплуатационных свойств

Աշխատությունը նվիրված է մետաղների մեխանիկական մշակման գործընթացներում կիրառվող էկոլոգիապես առավել անվտանգ քսող-հովացնող հեղուկների ստացման տեխնոլոգիական հիմքերի մշակմանը՝ ուլտրաձայնային էմուլգացման հնարավորությունների կիրառմամբ, ինչպես նաև ստացված համակարգերի ֆիզիկաքիմիական, տեխնոլոգիական և շահագործական հատկությունների համալիր գնահատմանը։ Հետազոտության կենտրոնում այնպիսի էմուլսիոն համակարգերի ձևավորումն է, որոնք կարող են ապահովել անհրաժեշտ քսող և հովացնող հատկություններ, բավարար կայունություն ու տեխնոլոգիական արդյունավետություն՝ միաժամանակ նվազեցնելով շրջակա միջավայրի և արտադրական միջավայրի վրա հնարավոր բացասական ազդեցությունը։ Քսող-հովացնող հեղուկները կարևոր դեր ունեն կտրման, հղկման և մետաղների մշակման այլ գործընթացներում, քանի որ նպաստում են շփման ու ջերմային բեռնվածության նվազեցմանը, գործիքի աշխատանքային պայմանների բարելավմանը և մշակվող մակերևույթի պահանջվող որակի ապահովմանը։ Այդ պատճառով դրանց բաղադրության և ստացման տեխնոլոգիայի կատարելագործումը դիտարկվում է որպես նյութագիտական, տեխնոլոգիական և բնապահպանական նշանակություն ունեցող խնդիր։ Հիմնական ուշադրությունը կենտրոնացված է էմուլգացման գործընթացի ֆիզիկաքիմիական օրինաչափությունների վրա։ Ջրային և յուղային բաղադրիչների հիմքով համակարգերի ձևավորման ժամանակ անհրաժեշտ է ստանալ հնարավորինս համասեռ և ժամանակի ընթացքում կայուն դիսպերս կառուցվածք։ Էմուլսիայի հատկությունների վրա կարող են ազդել դիսպերս ֆազի մասնիկների չափերը, դրանց բաշխվածությունը, միջֆազային մակերևույթի վիճակը, բաղադրիչների հարաբերակցությունը, ջերմաստիճանը և մշակման տեխնոլոգիական պայմանները։ Ուլտրաձայնային ազդեցությունը դիտարկվում է որպես դիսպերսացման գործընթացը ինտենսիվացնելու միջոց, որը հնարավորություն է տալիս հեղուկ միջավայրում առաջացող ֆիզիկական երևույթների հաշվին նպաստել խոշոր կաթիլների մանրացմանը և ավելի համասեռ էմուլսիոն կառուցվածքի ձևավորմանը։ Առանձին ուշադրություն է հատկացվում ուլտրաձայնային մշակման պարամետրերի ընտրությանը։ Էմուլգացման արդյունքը կարող է կախված լինել ազդեցության ինտենսիվությունից, տևողությունից, հաճախականությունից, մշակվող նյութի ծավալից, ջերմաստիճանից և սկզբնական բաղադրության հատկություններից։ Հետևաբար տեխնոլոգիական ռեժիմների օպտիմալացումը պահանջում է տարբեր պարամետրերի ազդեցության համեմատական ուսումնասիրություն և այնպիսի պայմանների որոշում, որոնց դեպքում հնարավոր է ստանալ պահանջվող կայունությամբ ու դիսպերսայնությամբ համակարգ՝ առանց անհարկի էներգածախսի։ Ուլտրաձայնային մշակման չափազանց երկար կամ ինտենսիվ իրականացումը միշտ չէ, որ տեխնիկապես կամ տնտեսապես նպատակահարմար է, ուստի հետազոտության կարևոր խնդիրներից է մշակման արդյունավետության և էներգետիկ ծախսերի միջև հավասարակշռության ապահովումը։ Կարևոր տեղ է զբաղեցնում բաղադրության ընտրությունը։ Էկոլոգիական տեսանկյունից առավել ընդունելի հեղուկների մշակման ժամանակ կարևորվում է այնպիսի բաղադրիչների օգտագործումը, որոնք պահանջվող տեխնոլոգիական հատկությունների հետ մեկտեղ ունեն հնարավորինս բարենպաստ բնապահպանական բնութագրեր։ Բաղադրության մեջ կարող են դիտարկվել հիմքային հեղուկներ, էմուլգացնող նյութեր և նպատակային գործառութային հավելումներ, որոնց համակցությունը որոշում է վերջնական արտադրանքի քսող, հովացնող, հակակոռոզիոն և կայունության հատկությունները։ Բաղադրիչների ընտրության ժամանակ անհրաժեշտ է հաշվի առնել նաև դրանց փոխադարձ համատեղելիությունը, քանի որ առանձին նյութերի դրական հատկությունները դեռևս չեն երաշխավորում ամբողջ համակարգի բավարար արդյունավետությունը։ Հետազոտության կարևոր ուղղություն է էմուլսիաների դիսպերսայնության գնահատումը։ Դիսպերս ֆազի մասնիկների չափը և չափային բաշխումը կարող են զգալիորեն ազդել համակարգի կայունության և շահագործական վարքի վրա։ Ավելի համասեռ կառուցվածքը կարող է նպաստել ֆազերի բաժանման դանդաղեցմանը և հեղուկի հատկությունների պահպանմանը երկարատև օգտագործման ընթացքում։ Այդ պատճառով ուլտրաձայնային մշակման տարբեր ռեժիմների համեմատությունը կարող է իրականացվել ստացված մասնիկների չափերի, բաշխվածության և ժամանակի ընթացքում դրանց փոփոխության հիման վրա։ Նման տվյալները հնարավորություն են տալիս կապ հաստատել ստացման տեխնոլոգիական պայմանների և վերջնական նյութի ֆիզիկաքիմիական հատկությունների միջև։ Առանձին ուշադրություն է հատկացվում էմուլսիոն կայունությանը։ Արտադրական պայմաններում հեղուկը պետք է որոշակի ժամանակահատվածում պահպանի իր համասեռությունը և գործառութային հատկությունները։ Ֆազային տարանջատումը, նստվածքի ձևավորումը կամ կառուցվածքի զգալի փոփոխությունը կարող են նվազեցնել դրա տեխնոլոգիական արդյունավետությունը և բարդացնել շահագործումը։ Կայունության ուսումնասիրությունը կարող է ներառել տարբեր պահպանման պայմաններում համակարգի վարքի դիտարկում, ջերմաստիճանի փոփոխությունների ազդեցության գնահատում և երկարատև օգտագործման ընթացքում հատկությունների փոփոխության ուսումնասիրություն։ Ստացված արդյունքները հնարավորություն են տալիս գնահատել ոչ միայն սկզբնական որակը, այլև նյութի գործնական կիրառելիությունը։ Հետազոտության մեջ կարևոր տեղ է զբաղեցնում մածուցիկության և ռեոլոգիական հատկությունների գնահատումը։ Հեղուկի հոսունությունը պայմանավորում է դրա տեղափոխումը, շրջանառությունը և մշակման գոտի արդյունավետ մատակարարումը։ Չափազանց բարձր մածուցիկությունը կարող է դժվարացնել շրջանառությունը, մինչդեռ չափազանց ցածր արժեքը որոշ պայմաններում կարող է սահմանափակել անհրաժեշտ քսող ազդեցությունը։ Այդ պատճառով ռեոլոգիական հատկությունների ուսումնասիրությունը անհրաժեշտ է ստացված նյութերի տեխնոլոգիական կիրառելիությունը գնահատելու համար։ Միաժամանակ մածուցիկությունը կարող է փոփոխվել ջերմաստիճանի և բաղադրության ազդեցությամբ, ինչն անհրաժեշտ է հաշվի առնել իրական շահագործական պայմանների մոդելավորման ժամանակ։ Առանձին ուղղություն է ջերմաֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը։ Մետաղամշակման ընթացքում շփման և նյութի դեֆորմացման հետևանքով առաջացող ջերմությունը կարող է ազդել գործիքի, մշակվող դետալի և ամբողջ տեխնոլոգիական գործընթացի կայունության վրա։ Քսող-հովացնող միջավայրի կարևոր գործառույթներից մեկը ջերմության հեռացումն է մշակման գոտուց։ Այդ պատճառով ջերմային հատկությունների գնահատումը հնարավորություն է տալիս համեմատել տարբեր բաղադրությունների հովացնող արդյունավետությունը և որոշել, թե ուլտրաձայնային էմուլգացմամբ ստացված համակարգերի կառուցվածքը ինչպես է կապված ջերմափոխանակության բնութագրերի հետ։ Կարևոր տեղ է հատկացվում քսող հատկությունների գնահատմանը։ Մշակման գոտում շփման նվազեցումը կարող է նպաստել գործիքի մաշվածության սահմանափակմանը, ջերմության առաջացման նվազեցմանը և մշակված մակերևույթի որակի բարելավմանը։ Քսող հատկությունները կախված են ոչ միայն հիմքային բաղադրիչների բնույթից, այլև էմուլսիայի կառուցվածքից, դիսպերս ֆազի չափերից և հավելումների արդյունավետությունից։ Հետևաբար նպատակահարմար է ֆիզիկաքիմիական բնութագրերը համադրել շփման ու մաշվածության փորձարարական ցուցանիշների հետ՝ պարզելու համար, թե կառուցվածքային փոփոխությունները որքանով են անդրադառնում իրական գործառութային հատկությունների վրա։ Առանձին ուշադրություն է հատկացվում հակակոռոզիոն պաշտպանությանը։ Ջրային բաղադրիչ պարունակող համակարգերը մետաղական մակերևույթների հետ երկարատև շփման դեպքում կարող են ստեղծել կոռոզիոն գործընթացների զարգացման պայմաններ, եթե բաղադրությունը համապատասխան պաշտպանիչ հատկություններ չունի։ Այդ պատճառով ստացված հեղուկների գնահատումը կարող է ներառել տարբեր մետաղների նկատմամբ դրանց ազդեցության ուսումնասիրություն և պաշտպանիչ հավելումների արդյունավետության որոշում։ Հակակոռոզիոն հատկությունները հատկապես կարևոր են այն դեպքերում, երբ հեղուկը շրջանառվում է սարքավորումների համակարգում և երկար ժամանակ շփվում է մեքենաների մետաղական տարրերի հետ։ Հետազոտության առանցքային բաղադրիչներից է շահագործական փորձարկումը։ Լաբորատոր ֆիզիկաքիմիական ցուցանիշները անհրաժեշտ են նյութի հատկությունները բնութագրելու համար, սակայն վերջնական տեխնոլոգիական արդյունավետությունը պետք է գնահատվի նաև մետաղամշակման պայմաններին մոտ փորձարկումներով։ Այդ ընթացքում կարող են ուսումնասիրվել կտրող գործիքի մաշվածությունը, մշակման գոտու ջերմային վիճակը, շփման բնութագրերը, մշակված մակերևույթի որակը և հեղուկի հատկությունների փոփոխությունը բազմակի օգտագործման ընթացքում։ Տարբեր բաղադրությունների համեմատությունը հնարավորություն է տալիս բացահայտել այն համակարգերը, որոնք ապահովում են տեխնոլոգիական և բնապահպանական պահանջների առավել հավասարակշռված համադրություն։ Առանձին նշանակություն ունի մշակված մակերևույթի որակի գնահատումը։ Քսող-հովացնող միջավայրը կարող է ազդել մակերևույթի անհարթության, մշակման կայունության և պատրաստի դետալի որակական բնութագրերի վրա։ Եթե հեղուկը արդյունավետորեն նվազեցնում է շփումը և հեռացնում ջերմությունը, կարող են ստեղծվել ավելի կայուն կտրման պայմաններ։ Հետևաբար մակերևույթի որակի չափումները կարող են օգտագործվել որպես ստացված համակարգերի գործնական արդյունավետության կարևոր չափանիշ՝ այլ շահագործական ցուցանիշների հետ համատեղ։ Հետազոտության մեջ կարևորվում է նաև գործիքի մաշվածության ուսումնասիրությունը։ Մետաղամշակման արտադրողականությունը և տնտեսական արդյունավետությունը մեծապես կախված են կտրող գործիքների ծառայության տևողությունից։ Արդյունավետ քսող և հովացնող միջավայրը կարող է բարելավել գործիքի աշխատանքային պայմանները և սահմանափակել արագ մաշվածությանը նպաստող գործոնների ազդեցությունը։ Տարբեր հեղուկների կիրառմամբ իրականացվող համեմատական փորձարկումները հնարավորություն են տալիս գնահատել դրանց ազդեցությունը գործիքի աշխատանքի կայունության և ծառայության տևողության վրա։ Առանձին ուղղություն է ստացված նյութերի բնապահպանական հատկությունների գնահատումը։ Էկոլոգիական անվտանգության գաղափարը պահանջում է դիտարկել ոչ միայն արտադրանքի աշխատանքի արդյունավետությունը, այլև դրա ամբողջ օգտագործման ցիկլը՝ բաղադրիչների ընտրությունից մինչև օգտագործված հեղուկի հետագա կառավարումը։ Կարող են գնահատվել նյութերի կենսաքայքայելիությունը, շրջակա միջավայրում դրանց պահպանման հնարավորությունը, արտադրական թափոնների ձևավորումը և օգտագործումից հետո մշակման կամ հեռացման հետ կապված խնդիրները։ Այս մոտեցումը հնարավորություն է տալիս տեխնոլոգիական արդյունավետությունը համադրել բնապահպանական պատասխանատվության հետ։ Կարևոր է նաև արտադրական միջավայրի տեսանկյունից նյութերի գնահատումը։ Քսող-հովացնող համակարգերի ընտրության ժամանակ կարող են հաշվի առնվել աշխատանքային գոտում առաջացող աերոզոլները, հոտը, մաշկի հետ հնարավոր շփումը և աշխատանքային միջավայրի ընդհանուր հիգիենիկ պայմանները։ Էկոլոգիապես առավել բարենպաստ բաղադրությունների մշակումը կարող է նպաստել ոչ միայն շրջակա միջավայրի վրա ազդեցության նվազեցմանը, այլև արտադրական պայմանների բարելավմանը։ Այդ պատճառով տեխնոլոգիայի գնահատման ժամանակ նպատակահարմար է դիտարկել բնապահպանական և աշխատանքային անվտանգության չափանիշները փոխկապակցված ձևով։ Հետազոտության կարևոր ուղղություն է ստացված էմուլսիաների պահպանման և բազմակի շրջանառության ընթացքում կայունության գնահատումը։ Արդյունաբերական համակարգերում հեղուկները հաճախ օգտագործվում են շրջանառու եղանակով, ինչի ընթացքում դրանց հատկությունները կարող են աստիճանաբար փոփոխվել աղտոտիչների կուտակման, ջերմաստիճանային ազդեցությունների և բաղադրիչների հարաբերակցության փոփոխության հետևանքով։ Այդ պատճառով նյութի արդյունավետությունը նպատակահարմար է գնահատել ոչ միայն անմիջապես պատրաստումից հետո, այլև որոշակի շահագործական ժամանակահատվածից հետո։ Սա հնարավորություն է տալիս որոշել ծառայության գործնական տևողությունը և հատկությունների պահպանման աստիճանը։ Առանձին ուշադրություն է հատկացվում ուլտրաձայնային տեխնոլոգիայի տեխնիկատնտեսական գնահատմանը։ Նոր մեթոդի արդյունաբերական կիրառելիությունը կախված է ոչ միայն ստացվող արտադրանքի բարձր որակից, այլև սարքավորումների արժեքից, էներգասպառումից, արտադրողականությունից և տեխնոլոգիական գործընթացի կազմակերպման բարդությունից։ Ուլտրաձայնային էմուլգացման արդյունավետության գնահատումը կարող է ներառել դրա համեմատությունը ավանդական մեխանիկական խառնման կամ այլ դիսպերսացման մեթոդների հետ։ Այսպիսի համեմատությունը հնարավորություն է տալիս որոշել, թե որ պայմաններում է նոր տեխնոլոգիայի կիրառումը տեխնիկապես և տնտեսապես հիմնավորված։ Հետազոտության մեթոդաբանական հիմքում կարող են համադրվել ֆիզիկաքիմիական փորձարարական մեթոդները, դիսպերս համակարգերի կառուցվածքային ուսումնասիրությունը, ռեոլոգիական և ջերմաֆիզիկական չափումները, տրիբոլոգիական փորձարկումները, մակերևույթի որակի գնահատումը և վիճակագրական տվյալների մշակումը։ Փորձերի պլանավորման մեթոդների կիրառումը կարող է հնարավորություն տալ համեմատաբար սահմանափակ թվով փորձարկումների միջոցով գնահատել մի քանի տեխնոլոգիական գործոնների ազդեցությունը և որոշել դրանց արդյունավետ համակցությունը։ Ստացված փորձարարական տվյալների մաթեմատիկական մշակումը կարող է օգտագործվել բաղադրության ու տեխնոլոգիական պարամետրերի և վերջնական հատկությունների միջև կախվածությունների ձևավորման համար։ Աշխատության գիտական նշանակությունը պայմանավորված է ուլտրաձայնային ազդեցության, էմուլսիոն կառուցվածքի և ստացված նյութերի շահագործական բնութագրերի միջև փոխկապակցվածությունների բացահայտման հնարավորությամբ։ Տեխնոլոգիական տեսանկյունից կարևոր է ոչ միայն կայուն էմուլսիայի ստացումը, այլև հասկանալը, թե դրա դիսպերս կառուցվածքը և ֆիզիկաքիմիական պարամետրերը ինչպես են անդրադառնում շփման, հովացման, կոռոզիոն պաշտպանության և մետաղամշակման արդյունքների վրա։ Այսպիսի համալիր մոտեցումը հնարավորություն է տալիս նյութի բաղադրությունը և ստացման եղանակը դիտարկել որպես միասնական տեխնոլոգիական համակարգ։ Գործնական նշանակությունը կապված է արտադրական գործընթացներում ավելի արդյունավետ և բնապահպանական տեսանկյունից բարենպաստ քսող-հովացնող նյութերի կիրառման հնարավորության հետ։ Հաջող մշակված համակարգերը կարող են նպաստել տեխնոլոգիական գործընթացների կայունացմանը, գործիքների աշխատանքի բարելավմանը, մշակվող մակերևույթների պահանջվող որակի ապահովմանը և արտադրական միջավայրի վրա անցանկալի ազդեցությունների նվազեցմանը։ Միաժամանակ տեղական կամ հասանելի հումքային բաղադրիչների օգտագործման հնարավորության ուսումնասիրությունը կարող է ունենալ լրացուցիչ տնտեսական նշանակություն։ Ընդհանուր առմամբ նյութը ներկայացնում է քսող-հովացնող էմուլսիոն համակարգերի ստացման, ուլտրաձայնային մշակման և շահագործական գնահատման համալիր ուսումնասիրություն՝ միավորելով դիսպերս համակարգերի ֆիզիկաքիմիան, մետաղամշակման տեխնոլոգիան, տրիբոլոգիան, նյութագիտությունը և բնապահպանական մոտեցումները։ Այն կարող է օգտակար լինել մեքենաշինության, մետաղամշակման, քսանյութերի տեխնոլոգիայի, ֆիզիկական քիմիայի, տրիբոլոգիայի, ուլտրաձայնային տեխնոլոգիաների և էկոլոգիական նյութագիտության ոլորտներում աշխատող հետազոտողների, տեխնոլոգների, ինժեներների, դասախոսների և ուսանողների համար։