基于纳米流体同轴静电雾化的高效切削方法研究

发布时间：2020-03-22 17:26

【摘要】：与微量润滑相比,静电喷雾技术不仅可以有效减小刀具磨损,并且大幅度地降低了工作环境的油雾浓度,对环境造成的污染小。但是,本课题组的研究者仅能使用一种纳米流体(油基或水基),并没有结合两者的综合能力来提升冷却润滑性能,以满足高效切削对冷却润滑的高要求。为了进一步提高微量润滑冷却能力,本课题基于同轴静电雾化理论,充分结合油基纳米流体的高润滑性能和水基纳米流体的高冷却性能,提出基于纳米流体同轴静电雾化的高效切削方法研究,旨在近一步提高加工效率以及发展新型高效绿色切削技术。主要研究工作如下:1.纳米流体同轴静电雾化切削雾化形态研究在同轴静电雾化切削雾化试验装置上,进行了油基纳米流体和水基纳米流体两种互不相溶液体介质的同轴静电雾化切削雾化试验,探讨了电压、流量和内外层流体改变(类型与纳米流体体积分数)对同轴静电雾化切削雾化形态的影响。发现锥射流是适合用于切削加工冷却润滑的同轴静电雾化模式,研究了不同冷却润滑条件下形成锥射流的电压范围。2.微量纳米流体同轴静电雾化换热性能在搭建的同轴静电雾换热试验装置上,进行稳态换热试验,并测得其换热系数,结合纳米流体热物性,探索了内外层流体改变(类型与纳米流体体积分数)对同轴静电雾化冷却性能的影响,并分析其换热机理及规律。3.微量纳米流体同轴静电雾化切削试验在搭建的同轴静电雾化切削系统上,进行了钛合金铣削试验,检测了切削空气环境质量。结果表明,与同轴静电喷雾切削相比,以水基纳米流体和LB2000植物性润滑油为内外层流体条件下的刀具后刀面最大磨损、刀尖磨损和刀-工边界磨损方面磨损明显减小,而且其油雾浓度也满足国际规定标准。从切削性能和环境性能综合来看,以水基纳米流体和LB2000植物性润滑油为内外层流体的同轴静电雾化是钛合金绿色铣削合适的冷却润滑方式。
【图文】：

雾化质量对于实际切削加工效果具有重要影响。本章在同置上，进行了以不同体积分数的水基和油基纳米流体为内削雾化试验，，研究了电压、内外层流体流量及类型对雾化金属切削加工的同轴静电雾化形态，为雾化参数合理选用同轴静电雾化切削构想纳米流体同轴静电雾化切削构想示意图。如图 2.1 所示，高嘴相连接，正极输出端与刀具和工件间接连接并接地，水注射泵输送到同轴喷嘴内外层。当启动高压静电发生器时驰豫时间远小于油基纳米流体，电荷分布于水基纳米流体界面上，作用于界面上的电场力克服界面张力并通过界面体随着内层水基纳米流体一起形成同轴射流，射流末端的场力的作用下飞向切削区域。

1 外喷嘴 2 内喷嘴 3 可拆卸端盖 4 内喷嘴接口 5 外喷嘴接图 2.3 同轴喷嘴Fig. 2.3 Coaxial nozzle表 2.1 相机参数Table 2.1 Camera parameters像素数/传感器型号 传感器尺寸(mm) 0A 310 万/MT9T001(C) 6.55×9.42制备与物性测试纳米管作为纳米颗粒，分别以去离子水和 LB2000 植制备了水基纳米流体和油基纳米流体。所选用的纳米.3。制备纳米流体时，根据公式 2.1 计算，制备过程中量分数进行称量，采用电子天平称量相应的纳米颗粒拌，之后放置在超声波清洗机(频率: 40KHz, 功率: 10
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG501.5

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本文编号：2595376