环保型水基合成切削液配方优化设计与研制

论文摘要

水基切削液具有冷却效果好、可节约能源和提高工作效率等特点,日渐广泛应用于金属加工工艺中,并且有逐步替代油基润滑剂的趋势。其中尤以水基合成型切削液的优异性更为突出。与传统的含矿物油乳化液（乳化油型）和微乳化液（又称半合成液）相比,高水基合成型切削液由于完全不含机械油,在清洗性、防锈性、冷却性、加工可视性、抗菌性和稳定性等方面都具有显著的特点,而在国内逐渐获得广泛的应用。本课题结合绿色制造的理念,分析了对切削液技术的新要求,探讨了环保型切削液的发展趋势,提出了研发新型切削液的评价指标方法。为了保护环境,在研制过程中,限制使用对环境和人体有害的添加剂。在切削液具有较好的润滑、防锈、冷却和清洗性能要求的条件下,自制和选用低毒、低污染的添加剂来制备环保型切削液。环保型生物降解添加剂（无毒型添加剂）是本课题重点研究与应用的方向,并选用具有一剂多用功能的添加剂的,减少添加剂的使用种类。例如:有机硼酸酯类、钼酸盐等添加剂,进一步减少切削液对环境和人体健康的危害。本课题根据切削工艺对切削液性能的要求,选择合适的添加剂。首先,合成和选择绿色添加剂的主要添加剂的合成和选用:葵二酸三乙醇胺（合成）、十二烯基丁二酸、油酸三乙醇胺（合成）、硼酸酯,钼酸钠;其他选用添加剂:吐温-80、碳酸钠、硼砂、硫脲、苯甲酸钠、BTA、无机消泡剂等。因为现在多数研究者用正交法或其他科学方法,选择一种切削液性能指标为基础研制切削液,只能在切削液满足单一方面性能达到最优的基础上,得到切削液的配方,很难满足切削液的其他性能最优的要求。选择各种添加剂的基础上,根据切削工艺的要求和国家标准,选择主要的实验指标:外观、存储安定性、透明度、pH值、消泡性、表面张力、腐蚀性、润滑性。按照正交法分成几种配方方案,然后对各配方方案的性能进行测试,并把模糊数学的一级数学模糊模型应用到配方的优化,最后研制出综合指标最优的环保型水基切削液配方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 金属切削过程
• 1.1.1 切削层与切削参数
• 1.1.2 切削过程
• 1.1.3 影响切削变形的因素
• 1.1.4 切削过程基本规律
• 1.2 切削液及其添加剂
• 1.2.1 切削液的作用
• 1.2.2 切削液分类及添加剂的研究进展
• 1.2.3 现代切削液特点和发展趋势
• 1.3 环保型（绿色）水基合成切削液概述
• 1.3.1 传统切削液及其对外部系统的影响
• 1.3.2 环保型水基切削液国内外研究情况
• 1.3.3 环保型水基切削液研究方向
• 1.4 本课题研究的内容及主要目标
• 1.4.1 课题研究目标
• 1.4.2 课题研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 主要实验仪器
• 2.2 主要原材料
• 2.3 主要添加剂的制备
• 2.3.1 有机羧酸醇胺防锈剂的制备
• 2.3.2 硼酸酯极压抗磨剂的制备
• 2.4 实验设计
• 2.4.1 实验内容和流程
• 2.4.2 配方设计的步骤
• 第3章 环保型水基切削液的最优配方的研制
• 3.1 添加剂的选择
• 3.1.1 防锈剂的分析和选择
• 3.1.2 极压润滑剂的选择
• 3.1.3 清洗剂的选择
• 3.1.4 其它添加剂的选用
• 3.2 最优配方的研制
• 3.2.1 环保型切削液正交试验方案
• 3.2.2 性能检测及评价方法
• 3.2.3 正交试验结果及最优配方的选择
• 第4章 环保型切削液性能检测及机理分析
• 4.1 性能检测
• 4.2 生物毒性检测
• 4.2.1 试验材料及方法
• 4.2.2 试验结果
• 4.2.3 结果分析
• 4.3 环保型切削液的机理分析
• 4.3.1 切削热、放电效应与冷却作用
• 4.3.2 润滑作用
• 4.3.3 腐蚀机理与防锈作用
• 4.3.4 清洗作用
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录