【摘要】：油基切削液是機(jī)械加工工藝的血液。傳統(tǒng)的油基切削液由礦物油復(fù)配一定比例的化學(xué)添加劑組成,但由于礦物油難以降解而化學(xué)添加劑又大多對(duì)人體具有致癌作用,其使用對(duì)生態(tài)環(huán)境以及工人健康造成了嚴(yán)重危害。出于保護(hù)環(huán)境與節(jié)約能源的目的,研究以新型油基切削液為核心的綠色切削加工技術(shù)日益受到了重視�；诖�,本文首先通過利用綠色植物油替代礦物油作為切削液基礎(chǔ)油,同時(shí)以石墨烯納米片作為極壓添加劑,基于超聲分散技術(shù)制備了納米流體切削液;其次,成功研制了微量潤(rùn)滑系統(tǒng)(MQL)作為納米流體切削液的供液裝置,并對(duì)其三維噴霧流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。最后通過搭建攻絲扭矩試驗(yàn)臺(tái),對(duì)納米流體微量潤(rùn)滑技術(shù)在攻絲加工中的應(yīng)用作了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:(1)通過對(duì)比純植物油MQL加工方式發(fā)現(xiàn),采用納米流體MQL加工方式獲得的攻絲扭矩有顯著降低,不同濃度的納米流體減載效果以0.5-wt%為最佳,此時(shí)采用蓖麻油基、菜籽油基、玉米油基納米流體MQL加工方式獲得均值扭矩同比純植物油MQL加工分別降低了11.4%、16.4%和17.7%;(2)在純植物油MQL、納米流體MQL和乳化液澆注潤(rùn)滑三種加工方式中,采用乳化液澆注加工獲得的螺紋表面光潔度最高,納米流體MQL加工次之,純植物油MQL加工為最低。采用納米流體MQL加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在抑制螺紋表面缺陷上;(3)在高速切削下采用納米流體MQL加工相比傳統(tǒng)的乳化液澆注加工技術(shù)有一定優(yōu)勢(shì)。在20 m/min的切削速度下采用0.5-wt%蓖麻油基、菜籽油基與玉米油基納米流體MQL加工方式獲得的均值扭矩同比乳化液澆注加工分別降低了3.31%、3.89%與5.84%。(4)理化性質(zhì)實(shí)驗(yàn)表明:納米流體的40℃運(yùn)動(dòng)粘度值要高于純植物油基液,且納米流體液滴在合金鋼表面的穩(wěn)態(tài)潤(rùn)濕角也相應(yīng)低于純植物油基液,這表明納米流體具有比植物油更加優(yōu)異的承載與潤(rùn)濕能力。納米流體微量潤(rùn)滑技術(shù)作為常規(guī)礦物油基切削液澆注式潤(rùn)滑的替代技術(shù),不僅能夠極大地減少切削液的消耗量,同時(shí)還能降低切削負(fù)載和提高工件表面質(zhì)量,因此其開發(fā)與應(yīng)用具有非常廣闊的發(fā)展前景。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG501.5
【圖文】：

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第 1 章 緒 論研究背景及意義作為金屬切削工藝系統(tǒng)的核心組成部分，其廣泛應(yīng)用于與磨削等機(jī)加工領(lǐng)域[1]。目前，我國(guó)的傳統(tǒng)制造型企業(yè)在用濕式切削法（如圖 1.1 所示），即通過連續(xù)不斷地向加此來減小加工過程中的切削變形、提高工件加工效率以[2,3]。

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2016 年，巴西圣約翰大學(xué)的 Filho 等[21]通過應(yīng)用微量潤(rùn)滑供液裝置考察了霧狀植物油在 A306 鋁合金擠壓攻絲過程中的潤(rùn)滑性能，研究還進(jìn)行了乳化液濕式攻絲實(shí)驗(yàn)作為對(duì)比。研究結(jié)果表明一種名為 ECOCUT 的精煉型植物油即使在霧化狀態(tài)下其潤(rùn)滑效果（以攻絲扭矩作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)）仍要同比優(yōu)于采用澆注式供給的乳化液。

(a) 偏移式層狀結(jié)構(gòu)(石墨) (b) 對(duì)齊式層狀結(jié)構(gòu)(氮化硼)圖 1.3 兩種層狀結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑材料2015 年，中國(guó)學(xué)者石琛等[32]研究發(fā)現(xiàn)通過在菜籽油中添加 MoS2納米粒以有效改善試件在四球摩擦磨損試驗(yàn)中的表面磨損形貌。為了驗(yàn)證 MoS2納子的抗磨減摩作用，同年中國(guó)學(xué)者 Zhang 等[33]又將 MoS2納米粒子添加到油中并將其用作 45 號(hào)鋼磨削加工過程中的切削液。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，含有 MoS2粒子的大豆油相比純大豆油確實(shí)可以有效降低磨削力并減小工件的粗糙度，但是 MoS2粒子的添加濃度不宜過高，這是因?yàn)闈舛冗^高時(shí) MoS粒子之間容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象。研究具體指出 MoS2納米粒子在大豆油中的濃體以 6-wt%為最佳。2016 年，印度學(xué)者 Kumar 等[34]利用超聲攪拌法制備了多層碳納米管與葵油的混合液。其研究發(fā)現(xiàn)分散當(dāng)多層碳納米管分散在葵花籽油中后，其在基板上形成的穩(wěn)態(tài)潤(rùn)濕角要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于純葵花籽油的穩(wěn)態(tài)潤(rùn)濕角，這說明碳管可提高葵花籽油的潤(rùn)濕性能。同年，美國(guó)學(xué)者 Berman 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，在條件下通過將石墨烯納米片添加到由納米金剛石與類金剛石碳構(gòu)成的摩擦

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