[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于機(jī)理分析的切削用水蒸汽混合空氣綠色冷卻潤(rùn)滑劑

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011206826.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114437861A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝兆朋;胡翔;范依航;林潔瓊;張鵬飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C10M173/02
• 分類(lèi)號(hào): C10M173/02;G01N33/28;C10N40/22
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種基于機(jī)理分析的切削用水蒸汽混合空氣綠色冷卻潤(rùn)滑劑，它涉及一種切削用綠色冷卻潤(rùn)滑劑的成份和作用機(jī)制，可有效解決目前切削用乳化液作為冷卻潤(rùn)滑劑對(duì)人體的傷害和對(duì)環(huán)境的污染，且資源豐富，制備簡(jiǎn)單，是一種可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)品，采用水蒸汽+空氣作為冷卻潤(rùn)滑劑時(shí)，水蒸汽+空氣能增加刀?屑界面間的化學(xué)反應(yīng)速率，形成的Cr₂O₃、Fe₂O₃、Fe₃O₄等氧化物形成不穩(wěn)定化學(xué)膜，具有一定的固體潤(rùn)滑作用，能有效抑制刀?屑間的粘結(jié)與磨料磨損；由于這些氧化物是刀?屑間主要的溫度載體，它的不斷形成與脫落又能有效減少切削溫度向刀具內(nèi)部的傳遞，起到間接冷卻作用；與干切相比，采用水蒸汽+空氣作為冷卻潤(rùn)滑劑時(shí)，刀具磨損機(jī)理為W與Co微弱的氧化磨損代替嚴(yán)重的粘結(jié)與磨料磨損，從而提高刀具的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種切削用水蒸汽混合空氣綠色冷卻潤(rùn)滑劑及應(yīng)用。

背景技術(shù)

鎳基高溫合金是多組元復(fù)雜合金，具有良好的熱疲勞性能、熱穩(wěn)定性能和熱強(qiáng)性能，是燃?xì)廨啓C(jī)和航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的輪盤(pán)、葉片等零部件主要原材料。但由于導(dǎo)熱性差、基體硬質(zhì)點(diǎn)多等特點(diǎn)，導(dǎo)致切削溫度高、刀具磨損嚴(yán)重，切削加工在需使用冷卻潤(rùn)滑液，目前，在使用乳化液作為切削液的過(guò)程中，存在對(duì)人體健康有傷害，污染環(huán)境的問(wèn)題，隨著科技的快速發(fā)展，資源和環(huán)境問(wèn)題開(kāi)始受到重視，為實(shí)現(xiàn)綠色制造，切削過(guò)程中的新型冷卻潤(rùn)滑技術(shù)一直是企業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是有效解決目前切削用乳化液作為冷卻潤(rùn)滑劑對(duì)人體的傷害和對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)綠色制造，提供了一種基于機(jī)理分析的切削用水蒸汽混合空氣綠色冷卻潤(rùn)滑劑。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種基于機(jī)理分析的切削用水蒸汽混合空氣綠色冷卻潤(rùn)滑劑，包括以下步驟：

步驟 1 本發(fā)明涉及的冷卻潤(rùn)滑劑為水蒸汽混合空氣，水蒸汽供氣系統(tǒng)內(nèi)部包括01飽和水蒸汽發(fā)生器、02空氣輸入管道、03二次加熱器、04壓力表、05溫控儀；

步驟2 本發(fā)明涉及的冷卻潤(rùn)滑劑在金屬切削中的應(yīng)用，金屬材料為鎳基高溫合金及多元素合金鋼；

步驟 3 本發(fā)明機(jī)理分析涉及相關(guān)設(shè)備，觀測(cè)設(shè)備：掃描電鏡（SEM），光電子能譜儀（XPS），能譜分析儀（EDS）。

測(cè)溫系統(tǒng)：采用自然熱電偶法測(cè)量切削溫度。

切削力測(cè)量系統(tǒng)： Kistler 9257B測(cè)力儀。

所述步驟3中所述，采用掃描電鏡分別觀察干切和使用所發(fā)明冷卻潤(rùn)滑劑的刀具磨損形貌；采用光電子能譜儀（XPS）和能譜分析儀（EDS）分析干切和使用所發(fā)明冷卻潤(rùn)滑劑的刀具磨損表面化成份和化學(xué)反應(yīng)物情況；采用自然熱電偶法和Kistler 9257B測(cè)力儀分別測(cè)量干切和使用所發(fā)明冷卻潤(rùn)滑劑時(shí)的切削溫度和切削力。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)

1、本發(fā)明提出的切削用水蒸汽混合空氣綠色冷卻潤(rùn)滑劑，對(duì)人體的無(wú)傷害，對(duì)環(huán)境的無(wú)污染，原材料為水和空氣，資源豐富，制備簡(jiǎn)單，是一種可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)品；

2、當(dāng)采用相同切削參數(shù)時(shí)（V_c=45m/min），干切時(shí)刀具磨損的主要原因?yàn)檎辰Y(jié)磨損與磨料磨損，而水蒸汽＋空氣作為冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)時(shí)，刀具磨損的主要原因?yàn)檠趸p；

3、水蒸汽＋空氣作為冷卻潤(rùn)滑劑能夠提高刀-工件元素的氧化速率，促使刀具表面形成化學(xué)膜，能有效地抑制刀具與工件材料間的粘結(jié)；

4、水蒸汽＋空氣作為冷卻潤(rùn)滑劑時(shí)，促使生成的化合膜，是由工件與刀具材料中多種元素的氧化物組合；由于Fe2O3、Fe3O4氧化物具有疏松的性質(zhì)，具一定界面潤(rùn)滑的作用，且它的脫落將帶走部走切削熱，從而能夠降低切削力和切削溫度，提高刀具壽命。

附圖說(shuō)明