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新型环保型水基切削液的试制及作用机理研究

作　者: 李淑芬
导　师: 赵永武
学　校: 江南大学
专　业: 机械设计及其理论
关键词: 环保水基切削液配方研制理化性能研究中试试验
分类号: TG501
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景及意义  9
  1.2 切削液概述  9-12
    1.2.1 切削液的简介  9-11
      1.2.1.1 切削液的性能特点  10
      1.2.1.2 切削液的作用  10-11
    1.2.2 切削液研究现状  11-12
  1.3 环保型切削液的研究现状及发展趋势  12-13
    1.3.1 环保型切削液研究现状  12
    1.3.2 环保型切削液的发展趋势  12-13
  1.4 课题的提出与研究内容  13-15
    1.4.1 课题提出  13
    1.4.2 课题的研究内容  13-15
第二章环保型水基切削液添加剂的选择依据  15-25
  2.1 水基切削液添加剂的种类  15-19
    2.1.1 润滑添加剂  15
    2.1.2 防锈缓蚀剂  15-16
      2.1.2.1 防锈剂  15-16
      2.1.2.2 缓蚀剂  16
    2.1.3 表面活性剂  16-18
    2.1.4 其它添加剂  18-19
      2.1.4.1 消泡剂  18
      2.1.4.2 防腐杀菌剂  18-19
      2.1.4.3 稳定剂  19
  2.2 水基切削液添加剂的研究现状  19-21
    2.2.1 润滑剂  19
    2.2.2 防锈剂  19-20
    2.2.3 表面活性剂  20
    2.2.4 其他添加剂  20-21
      2.2.4.1 防腐杀菌剂  20
      2.2.4.2 消泡剂  20-21
  2.3 水基切削液添加剂的选择  21-23
    2.3.1 润滑防锈剂的选择  21-22
    2.3.2 表面活性剂初步选择  22-23
    2.3.3 其它添加剂的选择  23
      2.3.3.1 消泡剂的选择  23
      2.3.3.2 防腐杀菌剂的选择  23
      2.3.3.3 稳定剂的选择  23
  2.4 本章小结  23-25
第三章切削液的研制  25-44
  3.1 总体设计方案  25
  3.2 润滑防锈剂的实验比较选择  25-33
    3.2.1 硼酸酯和羧酸盐的合成  25-26
      3.2.1.1 实验原料和仪器  25-26
      3.2.1.2 合成条件的选择  26
      3.2.1.3 合成路线  26
      3.2.1.4 实验步骤  26
    3.2.2 润滑防锈剂复合比的确定  26-29
      3.2.2.1 实验原料及用量  26-27
      3.2.2.2 实验方法  27
      3.2.2.3 实验结果与分析  27-29
    3.2.3 润滑防锈剂的浓度对性能的影响  29-30
      3.2.3.1 润滑防锈剂的浓度对防锈性能的影响  29
      3.2.3.2 润滑防锈剂的浓度对润滑性能的影响  29-30
      3.2.3.3 实验验证  30
    3.2.4 润滑防锈剂生物降解性实验  30-33
      3.2.4.1 润滑防锈剂生物降解性原理  30-31
      3.2.4.2 实验材料  31
      3.2.4.3 实验方法  31
      3.2.4.4 实验装置和实验步骤  31-32
      3.2.4.5 实验结果与分析  32-33
  3.3 表面活性剂的比较选择  33-37
    3.3.1 实验原料  33
    3.3.2 实验方法  33-34
      3.3.2.1 表面张力的测定方法  33
      3.3.2.2 清洗率的测定方法  33-34
      3.3.2.3 消泡性能的测定方法  34
    3.3.3 实验结果与分析  34-35
    3.3.4 聚醚A 的浓度对性能的影响  35-37
      3.3.4.1 聚醚A 的浓度对表面张力的影响  35-36
      3.3.4.2 聚醚A 的浓度对清洗性能的影响  36-37
      3.3.4.3 聚醚A 的浓度对消泡性能的影响  37
  3.4 配方优化实验  37-42
    3.4.1 实验方案  37
    3.4.2 实验方法  37-38
    3.4.3 实验结果  38
    3.4.4 实验分析  38-42
  3.5 切削液的配制工艺  42-44
第四章切削液性能的研究  44-51
  4.1 总体设计方案  44
  4.2 切削液的浓度对润滑防锈性能的影响  44-45
  4.3 切削液理化性能的试验测定  45-46
  4.4 切削液对比实验  46-48
    4.4.1 切削液润滑性能对比实验  46-47
    4.4.2 磨损表面形貌分析  47
    4.4.3 磨损表面化学特性分析  47-48
  4.5 切削液清洗性能实验  48
  4.6 切削液缓蚀性能实验  48-49
    4.6.1 实验方法与步骤  48-49
    4.6.2 实验结果与分析  49
  4.7 切削液生物降解性实验  49-50
  4.8 切削液环保性分析和成本分析  50
  4.9 本章小结  50-51
第五章切削液的中试试验与管理  51-55
  5.1 切削液的中试试验  51-52
    5.1.1 试验条件  51
    5.1.2 现场评定磨削性能的指标及测量方法  51
    5.1.3 试验结果与分析  51-52
  5.2 切削液的维护和管理  52-54
    5.2.1 配液前的准备工作  52-53
      5.2.1.1 液槽的清洗  52-53
      5.2.1.2 水质的选择  53
    5.2.2 切削液的指标检测  53-54
      5.2.2.1 浓度  53
      5.2.2.2 pH 值  53
      5.2.2.3 防锈性能  53-54
      5.2.2.4 稳定性  54
      5.2.2.5 微生物含量  54
      5.2.2.6 电导率  54
      5.2.2.7 消泡性能  54
  5.3 本章小结  54-55
第六章结论与展望  55-56
  6.1 总结  55
  6.2 展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-61
附录1 回归分析和方差分析的SAS 程序  61-63
  1. 程序  61
  2. 结果  61-63
附录2 作者在攻读硕士学位期间发表的论文  63

新型环保型水基切削液的试制及作用机理研究

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