金屬切削液的研制及其性能研究【開(kāi)題報(bào)告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告</b></p><p><b>　　應(yīng)用化學(xué)</b></p><p>　　金屬切削液的研制及其性能研究</p><p>　　一、選題的背景和意義</p><p>　　金屬切削液是一種用在金屬切、削、磨、鉆等加工過(guò)程中，用來(lái)冷卻和潤(rùn)滑刀具和被加工件的工業(yè)

2、用液體，是一種在金屬切削加工過(guò)程中不可或缺的介質(zhì)。它在機(jī)械加工過(guò)程中起著潤(rùn)滑、冷卻、清洗、防銹等作用。</p><p>　　金屬切削液是金屬加工潤(rùn)滑劑中需求量最大的品種,廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造工業(yè)。人類使用金屬切削液的歷史可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。在那時(shí)，人們已經(jīng)知道在磨制石器、銅器和鐵器等器具時(shí)，往其上面澆水可以提高其工作效率和器具的質(zhì)量。早在古羅馬時(shí)代，人們?cè)谲?chē)削活塞泵的鑄件時(shí)就已經(jīng)知道使用橄欖油能夠?qū)ぜ鸬嚼鋮s、潤(rùn)

3、滑的作用。從1775年英國(guó)的約翰·威爾金森(Jwilkinson)成功研制鏜床開(kāi)始，伴隨出現(xiàn)了水和油在金屬切削加工中的應(yīng)用，到1860年經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展后，車(chē)、銑、刨、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機(jī)床相繼出現(xiàn)，標(biāo)志著金屬切削液已經(jīng)開(kāi)始得到較大規(guī)模的應(yīng)用。19世紀(jì)80年代，美國(guó)科學(xué)家F?W-Taylor發(fā)現(xiàn)并闡明了使用泵供給碳酸鈉水溶液可使切削速度提高30％～40％的現(xiàn)象和機(jī)理。在那時(shí)切削液的主要作用是冷卻和潤(rùn)滑，人們把切削液稱

4、為冷卻潤(rùn)滑液。</p><p>　　隨著機(jī)械加工工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)在切削液的研究和應(yīng)用等方面也有了較大的進(jìn)展。五六十年代初期，一般機(jī)械加工普遍采用蘇打水，后來(lái)逐漸發(fā)展到采用乳化油，并于1965年制定了SY1374-65標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)12年的應(yīng)用實(shí)踐后，于1977年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，成為SY1374-77乳化油標(biāo)準(zhǔn)。“六五”期間，我國(guó)又相繼研制出多種切削液、磨削液、攻絲液等金屬加工液，促進(jìn)了機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展，并于19

5、85年制定了合成切削液的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6144-85。</p><p>　　良好的切削液應(yīng)具有潤(rùn)滑、冷卻、防銹、清洗等方面的作用。隨著人們對(duì)金屬切削加工質(zhì)量要求的不斷提高，人們開(kāi)始采用動(dòng)植物油作為切削液，由于它能在金屬表面形成較牢固的吸附膜，而且能夠大幅度地降低工件表面的粗糙度，因而得到廣泛的應(yīng)用。但是動(dòng)植物油易氧化變質(zhì)，使用周期短，所以人們逐漸改用脂肪油和礦物油混合而成的混合油來(lái)作為切削液。后來(lái)，含硫、磷、氯等有

6、機(jī)化合物和其它添加劑的活性、非活性極壓油應(yīng)運(yùn)而生,它們與金屬起化學(xué)反應(yīng)，形成高熔點(diǎn)、低剪切強(qiáng)度的固體潤(rùn)滑膜，提高了切削液在高溫、高壓下降低摩擦和抗燒結(jié)的能力。</p><p>　　現(xiàn)代機(jī)械加工向著高速、強(qiáng)力、精密的方向發(fā)展，超硬、超強(qiáng)度等難加工材料的發(fā)展使得切削加工的難度日益增加。這兩方面的原因?qū)е虑邢骷庸み^(guò)程中的摩擦力、摩擦熱大幅度提高，這就要求金屬切削液具有更好的潤(rùn)滑、冷卻、清洗、防銹性能，以便獲得理想的加工

7、表面。礦物潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑、防銹性能優(yōu)越，但冷卻、清洗性能較差。隨著切削速度和切削溫度的不斷提高，油基切削液已經(jīng)不能完全滿足切削要求，這時(shí)人們開(kāi)始重視水劑冷卻的優(yōu)點(diǎn)，把油的潤(rùn)滑性能與水的冷卻性能結(jié)合起來(lái)，這樣就促使了乳化液的應(yīng)用。但由于乳化液的相態(tài)不穩(wěn)定而且極易腐敗變質(zhì)，因而后來(lái)又發(fā)展了全合成和半合成切削液。</p><p>　　半合成切削液在相態(tài)穩(wěn)定性和腐敗變質(zhì)問(wèn)題上雖然已經(jīng)有所改進(jìn)，但在配制時(shí)的技術(shù)難度比較高，敏

8、感因素也比較多：如易受環(huán)境溫度變化的影響、原材料品質(zhì)波動(dòng)的影響、配制方法的影響等。</p><p>　　全合成切削液基本不存在相態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題，而且清洗性、抗腐敗變質(zhì)性、冷卻性等均可以做得比其它品種更為優(yōu)良。隨著表面活性劑技術(shù)、界面化學(xué)、膠體化學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，新的理論和新的功能性添加劑不斷增加，全合成切削液的潤(rùn)滑性和防銹性問(wèn)題可以得到解決，并且能夠賦予其一些獨(dú)特的性能，使之成為現(xiàn)代化加工車(chē)間所希望使用的比較理想的切

9、削液，這也是當(dāng)今切削液技術(shù)發(fā)展的方向。</p><p>　　金屬切削液是各種機(jī)械制造不可缺少的介質(zhì)，量大面廣，產(chǎn)生的廢油液難以高度集中處理，這些廢油液以不同的形式排放到土壤、江河湖泊中，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。另外，金屬切削液在使用過(guò)程中和對(duì)廢液的處理時(shí)，也會(huì)以不同形式滲透到水域、土壤中，對(duì)人體和環(huán)境造成損害和污染。金屬加工切削液常用的酚類殺菌劑、亞硝酸鹽防銹劑等物質(zhì)，對(duì)人體和環(huán)境影響甚大，其中酚類會(huì)嚴(yán)重污染水質(zhì)

10、，亞硝酸鈉與醇胺類化合物結(jié)合，會(huì)產(chǎn)生致癌的亞硝胺，對(duì)接觸這類物質(zhì)的工人造成嚴(yán)重的健康威脅。由此可見(jiàn)，研究環(huán)保型高效多功能全合成切削液有一定的必要性。因?yàn)橹挥羞@樣，才能滿足市場(chǎng)的新需求，才能讓用戶充分發(fā)揮最新機(jī)加工設(shè)備和新材料的先進(jìn)性能，達(dá)到最大生產(chǎn)率，替代進(jìn)口產(chǎn)品，提高我國(guó)金屬切削液的技術(shù)水平。</p><p>　　隨著先進(jìn)制造技術(shù)的深入發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，人們對(duì)切削液技術(shù)提出了新的要求。尤其是近年來(lái)環(huán)境保

11、護(hù)和人類健康日益成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，而切削液會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成污染和損害，因此切削液的使用和廢液處理已受到環(huán)保法規(guī)的嚴(yán)格制約。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，現(xiàn)代切削液的發(fā)展出現(xiàn)了一個(gè)新的方向：開(kāi)發(fā)一種高性能、長(zhǎng)壽命、低污染的切削液。目前研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)是：大力開(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康負(fù)作用小、加工性能優(yōu)越的切削液，朝著對(duì)人和環(huán)境完全無(wú)害的綠色切削液方向發(fā)展；同時(shí)，努力改進(jìn)供液方法，優(yōu)化供液參數(shù)和加強(qiáng)使用管理，以延長(zhǎng)切削液的使用壽命，減少?gòu)U液排

12、放量；此外，還應(yīng)進(jìn)一步研究廢液的回收利用和無(wú)害化處理技術(shù)；開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品，并加強(qiáng)實(shí)用化技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)和適用范圍等方面的研究。</p><p>　　二、研究目標(biāo)與主要內(nèi)容（含論文提綱）</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)的目的是以低粘度潤(rùn)滑劑和自來(lái)水為基本原料，添加適當(dāng)?shù)姆冷P劑、極壓劑、消泡劑等表面活性劑，研制出一種具有良好的防銹、防腐、抗硬水穩(wěn)定性能，且無(wú)毒無(wú)味、對(duì)皮膚無(wú)刺激的金屬合成切

13、削液。研制出的金屬切削液稀釋后應(yīng)該可用于黑色等多種金屬的切削、研磨等。此外，還需對(duì)所研制的新型環(huán)保型金屬切削液進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果應(yīng)與國(guó)外同類中、高檔產(chǎn)品相當(dāng)或更好，以達(dá)到了環(huán)保、安全、節(jié)能、降耗的效果。</p><p>　　本文的第一部分是金屬切削液的屬性及其作用和國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀；第二部分為實(shí)驗(yàn)部分；第三部分為結(jié)果的分析與討論。通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析討論，得出金屬切削液的最佳合成工藝。</p>

14、<p>　　三、擬采取的研究方法、研究手段及技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案等</p><p>　　對(duì)市售切削液進(jìn)行初步剖析，并結(jié)合剖析結(jié)果對(duì)切削液各組分及含量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。配制金屬合成切削液，長(zhǎng)期放置，待測(cè)其各性能，并觀察變化。</p><p><b>　　試驗(yàn)流程示意圖</b></p><p>　　2、擬對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化</p>

15、<p><b>　　2.1防銹劑的選擇</b></p><p>　　2.2極壓潤(rùn)滑劑的選擇</p><p><b>　　2.3消泡劑的選擇</b></p><p>　　2.4表面活性劑的選擇</p><p>　　3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定最佳投料比，最佳反應(yīng)混和溫度，以及最佳反應(yīng)時(shí)間后，反復(fù)實(shí)驗(yàn)

16、，并收集產(chǎn)品。</p><p><b>　　四、中外文參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]Jerry P Byers. Metal working fluid[M].New York:Taylor & Francis Group,2006:265-273.</p><p>　　[2]Jacob John,Mrinal Bhatt

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21、/p><p>　　在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，選擇金屬切削液的最佳合成方案，對(duì)金屬切削液進(jìn)行合成。通過(guò)對(duì)金屬切削液的合成工藝做研究，制定并確定最有效、簡(jiǎn)便無(wú)公害的實(shí)驗(yàn)方案。配制成的金屬切削液，長(zhǎng)期放置，待測(cè)其各性能，并觀察變化。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)進(jìn)度安排：</b></p><p>　　2010.11.22--2010.12.1

22、 確定課題</p><p>　　2010.12.1--201012.25 查閱資料，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備</p><p>　　2011.12.25--2011.1.5 完成外文翻譯、文獻(xiàn)綜述開(kāi)題報(bào)告，并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)</p><p>　　2011.12.25--2011.1.30 實(shí)驗(yàn)，獲得數(shù)據(jù)</p><p>　　2011.2.1--

23、2011.2.18 完成論文初稿</p><p>　　2011.2.19--2011.4.11 修改論文</p><p>　　2011.4.12--2011.4.20 完成論文，定稿</p><p>　　六、研究的主要特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)</p><p>　　隨著機(jī)械加工業(yè)的迅猛發(fā)展，外資企業(yè)不斷地增加，國(guó)內(nèi)廠家不斷地引進(jìn)先

24、進(jìn)的機(jī)床和加工設(shè)備，機(jī)械加工業(yè)已進(jìn)入高速高效高精度加工時(shí)代。金屬材料種類日益增多、加工刀具日漸復(fù)雜、緊急加工的工況條件更加苛刻、環(huán)境生態(tài)適應(yīng)性及人體安全方面提出了新的規(guī)范，所有這些都對(duì)金屬切削液提出了新課題、新挑戰(zhàn)。</p><p>　　針對(duì)金屬切削液的合成方法，主要研究最適合生產(chǎn)簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理、具有現(xiàn)實(shí)意義的合成方法。此外對(duì)此合成操作方法進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最大的收率。</p><p>