納米流體微量潤(rùn)滑磨削砂輪-工件界面摩擦學(xué)特性與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、磨削加工是現(xiàn)代機(jī)械加工中重要的組成部分之一。由于磨削加工具有高的切削速度、高的能量消耗和惡劣的工作環(huán)境。此外，磨削為磨粒的負(fù)前角切削，所以在磨削區(qū)會(huì)伴隨有較大的摩擦和高溫高壓現(xiàn)象。因此，潤(rùn)滑在磨削加工中將扮演極其重要的角色。具有高速相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)的砂輪與工件兩摩擦副間需要良好的潤(rùn)滑來(lái)保證正常的加工過(guò)程。潤(rùn)滑液在減小摩擦磨損、清除切屑和提高砂輪使用壽命起到重要作用，這也是實(shí)現(xiàn)良好的工件表面質(zhì)量，避免熱損傷等重要的組成部分。
　　由于環(huán)

2、保意識(shí)的增強(qiáng)和工人健康的問(wèn)題，傳統(tǒng)潤(rùn)滑液有著逐漸被取代的趨勢(shì)。納米流體，在基油中添加納米粒子而制備成的潤(rùn)滑液，是一種新型高效、環(huán)保、低碳、清潔的潤(rùn)滑液。它不僅提高了磨削區(qū)的熱傳遞能力，而且增加了摩擦副間的潤(rùn)滑性能。
　　本文對(duì)微量潤(rùn)滑液從基礎(chǔ)油的研究到納米粒子的選取，以及納米流體的最佳潤(rùn)滑濃度的匹配，最后到潤(rùn)滑液與工件間加工匹配性的優(yōu)化進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。具體主要內(nèi)容如下:
　　1、研究了納米流體微量潤(rùn)滑磨削相關(guān)的加

3、工機(jī)理，探究了磨粒切削加工的機(jī)制和潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)參數(shù)。通過(guò)微觀滑動(dòng)磨削力建立了磨削力的數(shù)學(xué)模型，使用了磨削力、摩擦系數(shù)，比磨削能、G比率以及工件表面和砂輪表面微觀形貌等參數(shù)來(lái)表征潤(rùn)滑性能。
　　2、探究了不同植物油的物理化學(xué)性能（碳鏈長(zhǎng)度、分子式結(jié)構(gòu)和脂肪酸種類等）對(duì)微量潤(rùn)滑磨削砂輪/工件界面潤(rùn)滑性能的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)采用了七種典型不同的植物油作為微量潤(rùn)滑基礎(chǔ)油，分析了所選植物油的潤(rùn)滑特性。得出不同植物油之間對(duì)磨削區(qū)潤(rùn)滑性能的影響規(guī)律

4、。
　　3、研究了不同納米粒子間的結(jié)構(gòu)和形狀等物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)微量潤(rùn)滑磨削砂輪/工件界面潤(rùn)滑特性的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)以棕櫚油為基礎(chǔ)油制備六種不同的納米流體，分析了每種納米流體的摩擦系數(shù)、粘度等參數(shù)對(duì)磨削力和工件表面質(zhì)量的影響。得出了在磨削區(qū)潤(rùn)滑性能較好的納米流體。
　　4、研究了納米流體在摩擦磨損實(shí)驗(yàn)中摩擦副間的成膜機(jī)制，分析了納米流體的摩擦學(xué)特性。解決了磨削實(shí)驗(yàn)評(píng)判納米流體摩擦學(xué)性能，存在著捕捉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為困難、實(shí)現(xiàn)難度較高等問(wèn)

5、題。得出了與平面磨削實(shí)驗(yàn)中的結(jié)論的對(duì)比分析。
　　5、研究了不同濃度的Al2O3納米流體微量潤(rùn)滑磨削對(duì)砂輪/工件界面摩擦學(xué)性能。分析討論了不同濃度Al2O3納米流體的力比率、粘度和接觸角等物理特性對(duì)磨削力和工件表面質(zhì)量的影響。得到了在磨削區(qū)潤(rùn)滑性能較好的最佳Al2O3納米流體濃度。
　　6、研究了不同種類潤(rùn)滑液與不同工件之間的加工匹配性，實(shí)驗(yàn)采用了潤(rùn)滑性能較好的Al2O3納米流體和MoS2納米流體，選取典型的鎳基合金718、