磁化乳化液冷却润滑性能的切削试验研究

论文摘要

金属切削加工中通常大量使用乳化液,乳化液中常含有有害添加剂,极压乳化液中还含有硫、磷、氯等物质,污染环境和危害工人健康。乳化液的性能越好,成本越高,对环境和工人的危害越大,因此,使用乳化液带来的负面影响越来越得到人们的关注和重视。随着人们环保和节能意识的不断增强,“绿色切削”成为机械制造领域的焦点,成为各国研究的重点。对乳化液进行磁化处理,提高其冷却润滑性能,减少其用量,对节能减排具有重要的理论意义和应用价值。对乳化液进行磁化处理在国内外均无先例。因此,首先对相关液体的磁化处理研究现状进行了综述。然后,分析研究了各种磁化器的优缺点。由于永磁内置式磁化器具有不消耗能源、结构简单、性能稳定、易于制造、成本低廉等优点,故选用了永磁内置式磁化器作磁化工具,并建立了乳化液的磁化系统,为切削试验创造了前提条件。再后,用单因素法进行了YT15硬质合金刀具对45钢的切削试验。结果表明:乳化液磁化后用于切削,与干切和乳化液相比,主切削力分别减小近15%、9%,切削变形系数分别减小近13%、9%,已加工表面质量和切屑形貌也得到了改善。最后,对磁化处理后乳化液的冷却润滑机理进行了探讨。检测发现,乳化液磁化后,一些大颗粒的乳化液粒径变小,绝大多数为1μm以下,粒径范围更加集中。在磁场作用下,水合乳化液分子缔合团断开变成小分子团或单个水合乳化液分子,且运动变得更加有序,使切削区的乳化液更易于渗入毛细管,形成润滑性能更好的边界润滑层,提高了冷却润滑性能。

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
• 1.2 国内外有关液体磁化研究现状
• 1.2.1 国内外有关液体磁化研究的发展历史
• 1.2.2 国内外有关液体磁化研究和应用现状
• 1.2.3 有关液体磁化研究和应用发展趋势
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第2章 乳化液磁化系统的研制
• 2.1 磁化器的工作原理
• 2.2 磁化器的分类与特点
• 2.3 磁化器的结构
• 2.4 磁化器磁感应强度的选用
• 2.5 乳化液恒温加热系统设计
• 2.6 乳化液磁化系统的设计
• 2.7 本章小结
• 第3章 磁化乳化液作切削液的试验研究
• 3.1 切削试验系统组成
• 3.2 切削试验
• 3.2.1 不同磁化参数的切削试验方案
• 3.2.2 固定磁化参数磁化乳化液的对比切削试验方案
• 3.2.3 切削试验记录
• 3.3 不同磁化参数的切削试验结果与分析
• 3.3.1 磁感应强度的影响
• 3.3.2 磁化时间的影响
• 3.3.3 磁化速度的影响
• 3.3.4 乳化液温度的影响
• 3.3.5 乳化液浓度的影响
• 3.4 固定磁化参数磁化乳化液的对比切削试验结果与分析
• 3.4.1 背吃刀量的对比切削试验结果与分析
• 3.4.2 进给量的对比切削试验结果与分析
• 3.4.3 切削速度的对比切削试验结果与分析
• 3.4.4 冷却管喷嘴供液流量的对比切削试验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 乳化液磁化提高冷却润滑性能机理探讨
• 4.1 对乳化液磁化前后物理化学性能的检测
• 4.1.1 乳化液粒度检测
• 4.1.2 乳化液运动粘度检测
• 4.2 乳化液磁化机理探讨
• 4.2.1 磁场对水合乳化液分子缔合团的影响
• 4.2.2 磁场对乳化液中含氧量的影响
• 4.3 磁化乳化液冷却润滑机理探讨
• 4.3.1 毛细管模型
• 4.3.2 边界润滑层
• 4.3.3 磁化乳化液提高冷却润滑性能的探讨
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 主切削力Fc记录曲线
• 附录2 切屑厚度hch测量数据
• 附录3 粒径检测数据
• 致谢