新型环保型水基切削液的试制及作用机理研究

论文摘要

金属切削液是金属切削加工中不可缺少的辅助材料,是保证产品加工质量和提高切削加工效率的关键因素,但另一方面,切削液对人类环境造成了极大的危害。目前国内使用的水基切削液以乳化液为主。此类产品不仅使用寿命短,且对人体健康带来危害,对周围环境造成严重污染,因此迫切需要研制新型环保型的水基切削液取而代之。本文以合成切削液为基本出发点,以数控磨床为研究对象,对环保型水基切削液进行了一系列深入而详细的研究。实验结果表明:（1）硼酸酯和羧酸盐两者的复合比为2:1时,润滑和防锈效果最佳。随着浓度的增加,复配产物的润滑性能和防锈性能均提高。通过反复试验,浓度为15%-21%时,复配产物的润滑和防锈效果最好。（2）通过生物降解性试验,得出复配产物在8天内的降解率达13.82%,具有良好的生物降解性能。（3）通过分析3种表面活性剂的清洗性、消泡性、表面活性和成本,得出聚醚A具有最佳的性能价格比,其浓度为2%-4%时各性能最好。（4）通过正交优化试验、响应面分析和等值线分析等,得出硼酸酯、羧酸盐和聚醚A的最优工艺参数分别为12%、6%、3%。采用GB/T6144-85试验方法评定切削液的理化性能,表明切削液具有良好的消泡性、表面活性、防锈防腐性及极压润滑性。通过磨损表面形貌分析和主要化学成分的分析,推断了切削液的摩擦磨损机理。通过电化学试验方法评价切削液的缓蚀性能,得出该切削液属于混合缓蚀剂,具有良好的缓蚀性能,并讨论了其缓蚀作用机理。通过生物降解性试验,得出切削液在8天内的降解率达10.92%,具有良好的生物降解性能。通过中试试验,与工厂使用的切削液相比,所配制的切削液能提高砂轮使用寿命和工件的表面粗糙度Ra值,具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 切削液概述
• 1.2.1 切削液的简介
• 1.2.1.1 切削液的性能特点
• 1.2.1.2 切削液的作用
• 1.2.2 切削液研究现状
• 1.3 环保型切削液的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 环保型切削液研究现状
• 1.3.2 环保型切削液的发展趋势
• 1.4 课题的提出与研究内容
• 1.4.1 课题提出
• 1.4.2 课题的研究内容
• 第二章 环保型水基切削液添加剂的选择依据
• 2.1 水基切削液添加剂的种类
• 2.1.1 润滑添加剂
• 2.1.2 防锈缓蚀剂
• 2.1.2.1 防锈剂
• 2.1.2.2 缓蚀剂
• 2.1.3 表面活性剂
• 2.1.4 其它添加剂
• 2.1.4.1 消泡剂
• 2.1.4.2 防腐杀菌剂
• 2.1.4.3 稳定剂
• 2.2 水基切削液添加剂的研究现状
• 2.2.1 润滑剂
• 2.2.2 防锈剂
• 2.2.3 表面活性剂
• 2.2.4 其他添加剂
• 2.2.4.1 防腐杀菌剂
• 2.2.4.2 消泡剂
• 2.3 水基切削液添加剂的选择
• 2.3.1 润滑防锈剂的选择
• 2.3.2 表面活性剂初步选择
• 2.3.3 其它添加剂的选择
• 2.3.3.1 消泡剂的选择
• 2.3.3.2 防腐杀菌剂的选择
• 2.3.3.3 稳定剂的选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 切削液的研制
• 3.1 总体设计方案
• 3.2 润滑防锈剂的实验比较选择
• 3.2.1 硼酸酯和羧酸盐的合成
• 3.2.1.1 实验原料和仪器
• 3.2.1.2 合成条件的选择
• 3.2.1.3 合成路线
• 3.2.1.4 实验步骤
• 3.2.2 润滑防锈剂复合比的确定
• 3.2.2.1 实验原料及用量
• 3.2.2.2 实验方法
• 3.2.2.3 实验结果与分析
• 3.2.3 润滑防锈剂的浓度对性能的影响
• 3.2.3.1 润滑防锈剂的浓度对防锈性能的影响
• 3.2.3.2 润滑防锈剂的浓度对润滑性能的影响
• 3.2.3.3 实验验证
• 3.2.4 润滑防锈剂生物降解性实验
• 3.2.4.1 润滑防锈剂生物降解性原理
• 3.2.4.2 实验材料
• 3.2.4.3 实验方法
• 3.2.4.4 实验装置和实验步骤
• 3.2.4.5 实验结果与分析
• 3.3 表面活性剂的比较选择
• 3.3.1 实验原料
• 3.3.2 实验方法
• 3.3.2.1 表面张力的测定方法
• 3.3.2.2 清洗率的测定方法
• 3.3.2.3 消泡性能的测定方法
• 3.3.3 实验结果与分析
• 3.3.4 聚醚A 的浓度对性能的影响
• 3.3.4.1 聚醚A 的浓度对表面张力的影响
• 3.3.4.2 聚醚A 的浓度对清洗性能的影响
• 3.3.4.3 聚醚A 的浓度对消泡性能的影响
• 3.4 配方优化实验
• 3.4.1 实验方案
• 3.4.2 实验方法
• 3.4.3 实验结果
• 3.4.4 实验分析
• 3.5 切削液的配制工艺
• 第四章 切削液性能的研究
• 4.1 总体设计方案
• 4.2 切削液的浓度对润滑防锈性能的影响
• 4.3 切削液理化性能的试验测定
• 4.4 切削液对比实验
• 4.4.1 切削液润滑性能对比实验
• 4.4.2 磨损表面形貌分析
• 4.4.3 磨损表面化学特性分析
• 4.5 切削液清洗性能实验
• 4.6 切削液缓蚀性能实验
• 4.6.1 实验方法与步骤
• 4.6.2 实验结果与分析
• 4.7 切削液生物降解性实验
• 4.8 切削液环保性分析和成本分析
• 4.9 本章小结
• 第五章 切削液的中试试验与管理
• 5.1 切削液的中试试验
• 5.1.1 试验条件
• 5.1.2 现场评定磨削性能的指标及测量方法
• 5.1.3 试验结果与分析
• 5.2 切削液的维护和管理
• 5.2.1 配液前的准备工作
• 5.2.1.1 液槽的清洗
• 5.2.1.2 水质的选择
• 5.2.2 切削液的指标检测
• 5.2.2.1 浓度
• 5.2.2.2 pH 值
• 5.2.2.3 防锈性能
• 5.2.2.4 稳定性
• 5.2.2.5 微生物含量
• 5.2.2.6 电导率
• 5.2.2.7 消泡性能
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 回归分析和方差分析的SAS 程序
• 1. 程序
• 2. 结果
• 附录2 作者在攻读硕士学位期间发表的论文