过热水蒸气供汽系统改进及难加工材料绿色切削试验研究

论文摘要

随着科技的进步和社会环保意识的逐渐增强,在金属切削加工领域中,人们不断探索无污染或少污染、对环境和人体无危害的冷却润滑技术,即绿色切削加工技术。但就目前绿色切削技术发展水平看,没有哪一种能运用于各种材料加工,存在着局限性。航天航空领域广泛应用的钛合金与高温合金的切削加工,通常使用含硫、氯、磷等极压添加剂的切削液来改善其切削加工性。但它们所产生的气氛和排泄物会严重污染环境,危害工人健康。而过热水蒸气作冷却润滑剂无污染、无危害、来源广泛,是完全绿色的。故研究它并进行切削试验具有重要的理论意义和广泛的应用价值,完全符合可持续发展战略的要求。首先,在原有过热水蒸气供汽系统基础上,改进研制了适用的小型过热水蒸气发生器及其供汽系统,为切削试验进行提供了保障。然后,采用单因素法对钛合金TC4与Ni基高温合金GH4169进行了切削试验,通过在干切、乳化液、过热水蒸气作冷却润滑剂三种情况下切削力的测量、切屑形貌及切屑变形系数、已加工表面形貌观测对比,证明了过热水蒸气作切削冷却润滑剂有明显效果。最后,与传统切削液的冷却润滑机理进行对比,分析过热水蒸气作冷却润滑剂的作用机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的与意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的与意义
• 1.2 绿色切削技术研究的现状
• 1.3 水蒸气作冷却润滑剂的研究现状
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 过热水蒸气供汽系统的改进设计
• 2.1 引言
• 2.2 原有过热水蒸气供汽系统
• 2.3 过热水蒸气发生器工作原理
• 2.4 过热水蒸气发生器的参数设计
• 2.4.1 过热水蒸气发生器参数的初定
• 2.4.2 渐缩喷嘴出口基本状态参数的确定
• 2.4.3 渐缩喷嘴出口处的速度
• 2.4.4 过热水蒸气发生器的流量计算
• 2.4.5 过热水蒸气发生器的功率计算
• 2.4.6 供汽管内水蒸气流动状态的确定
• 2.5 过热水蒸气发生器的控制系统设计
• 2.5.1 蒸汽温度控制系统设计
• 2.5.2 压力控制系统设计
• 2.5.3 水位控制系统设计
• 2.6 过热水蒸气发生器及其供汽系统设计
• 2.7 本章小结
• 第3章 过热水蒸气作冷却润滑剂的切削试验
• 3.1 引言
• 3.2 切削试验系统组成
• 3.2.1 切削试验方法
• 3.2.2 切削用量及润滑条件
• 3.3 Ni高温合金GH4169 的切削试验
• 3.3.1 GH4169 切削加工特点
• 3.3.2 GH4169 的主切削力Fc试验结果分析
• 3.3.3 GH4169 切屑及变形系数结果与分析
• 3.3.4 GH4169 已加工表面CCD形貌观察与分析
• 3.4 钛合金TC4 的切削研究
• 3.4.1 TC4 切削加工特点
• 3.4.2 TC4 的主切削力Fc试验结果与分析
• 3.4.3 TC4 切屑及变形系数结果与分析
• 3.4.4 TC4 已加工表面CCD观察结果与分析
• 3.5 过热水蒸气作冷却润滑剂切削时生成气体检测
• 3.6 本章小结
• 第4章 过热水蒸气作冷却润滑剂的机理分析
• 4.1 引言
• 4.2 金属切削中的摩擦与冷却润滑
• 4.3 过热水蒸气的冷却润滑过程分析
• 4.3.1 过热水蒸气在切削区的成膜能力
• 4.3.2 过热水蒸气的渗透能力
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢