【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬切削加工工藝方法和切削潤滑領域，具體是涉及一種富勒烯c60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法。
技術介紹
1、對于航空航天領域可實現切削加工的高性能金屬難加工材料，具有高硬度，高韌性，高耐磨性等特點。這些特點意味著材料在受力時能吸收更多的能量，而不是發生脆性斷裂。這種特性雖然對材料的使用性能有利，但在加工時則會導致刀具負擔加重，增加切削力，導致刀具更快磨損或損壞。被切削材料的高硬度使得刀具在切削過程中需要承受更大的切削力和摩擦力，既影響了切削表面加工質量，如鱗刺、表面粗糙度等抗失效能力；也加速了刀具的磨損/破損，如崩刃和斷裂。使得刀具的壽命縮短。
2、球狀富勒烯c60是由60個碳原子相結合而形成的穩定分子，單分子c60結構為球形空心球結構顆粒，不僅十分穩定，還異常堅固。球狀富勒烯c60納米粒子，一方面在摩擦力作用下具有類“滾珠軸承”的作用，將滑動摩擦力轉化為滾動摩擦力；另一方面課題組發現納米粒子的表面能可以增強潤滑膜的粘度。綜上所述，球狀富勒烯c60作為微潤滑劑能夠改變刀具與工件接觸面間的摩擦特性，減少摩擦力、提高抗磨損性能，有效延緩刀具的磨損，提高切削性能和加工效率。
3、類滾珠軸承效應是指在兩個接觸面之間引入小球狀或圓柱狀的顆粒，這些顆粒在接觸面之間滾動，在相同的接觸壓力、材料條件下，滾動摩擦力顯著小于滑動摩擦力，減少摩擦和磨損。類滾珠軸承效應如圖1所示，圖中提到的“摩擦副表面”指的是兩個相互接觸并相對運動的表面。在機械系統中，這些表面之間的摩擦會導致能量損失和磨損。球狀富勒烯c6
4、富勒烯納米粒子在微量潤滑技術中的應用將極大地提升刀具和工件的潤滑效果。微量潤滑技術是將壓縮氣體與極其微量的潤滑液混合汽化后，噴射到加工區，對刀具和工件之間的加工部位進行潤滑，并通過壓縮空氣起到吹走碎屑的作用。如圖2所示，引入富勒烯納米粒子后，切削液中的納米級富勒烯顆粒能夠直接進入切削區，填充到刀具-工件/切屑接觸界面，更容易滲透到切削區域的微小劃痕或刀紋中。這些富勒烯顆粒可以填充刀具與工件接觸表面的微小間隙，并在表面形成潤滑膜，從而降低摩擦并提供更充分的潤滑效果，進而有效抑制刀具磨損。
5、油基水滴技術是在微量潤滑技術的基礎上，增加少量水以提升冷卻效果，通過壓縮空氣、微量切削液、富勒烯納米粒子和少量水的混合霧化，形成包含富勒烯的油基水滴霧粒。如圖3所示，富勒烯納米粒子分散溶解在油基切削液中，與水分混合霧化后，油分子的親水基朝里疏水基朝外包裹住水滴，形成油基水滴。水分在切削區高溫作用下迅速氣化，從而吸收切削區域大量熱量，相比于傳統微潤滑技術，能夠獲得更好的冷卻效果。
6、如圖4所示，霧化的油基水滴能吸附在金屬表面，水分氣化后，富勒烯納米粒子切削液在金屬表面形成潤滑薄膜，不僅起到良好的潤滑效果，還通過富勒烯納米粒子的微滾動作用，將滑動摩擦力轉化為滾動摩擦力，進一步減少摩擦和磨損，顯著提高刀具的使用壽命和加工效率。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決航空航天領域的高性能金屬難加工材料切削加工技術難題，提供一種富勒烯c60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法，該方法通過精確控制壓縮空氣、切削液及水的混合比例和霧化效果，實現切削區域的高效潤滑和冷卻，從而減少刀具遇到斷續切割現象和崩刃現象，延長刀具壽命，提高加工表面質量，提高生產效率。
2、一種富勒烯c60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法，包括以下步驟：
3、1）壓縮空氣供應與調節：將壓縮空氣氣源連接到氣量調節閥，通過主通道連接到噴頭；通過調節氣量調節閥，控制壓縮空氣的流量和壓力，確保切削液的有效霧化和噴射；
4、2）富勒烯納米球粒子切削液調配：將適量的富勒烯納米球粒子添加到基礎切削液中，通過攪拌或超聲分散等方式，確保富勒烯納米粒子在切削液中均勻分布；
5、3）油水混合與調節：將調配好的富勒烯納米球粒子切削液通過油泵送入油水混合器，同時將水通過水泵送入油水混合器；通過調節油泵和水泵的流量，控制切削液和水的混合比例；
6、4）三相混合切削液制備：壓縮空氣通過氣量調節閥進入主通道，油水混合物通過液量調節閥送入壓縮空氣中；利用高壓氣體的動能，實現切削液、水及壓縮空氣的充分混合，形成三相混合切削液；
7、5）霧化與噴射：三相混合切削液通過霧化管道到達噴頭，在噴頭中發生二次霧化，形成穩定的微小液滴；油分子的親水基與水滴表面相結合，多個油滴有序的排布在水滴的表面形成一層油膜，達到油膜附水滴的形態；這些微小液滴在壓縮空氣的作用下，精確噴射到切削區域。
8、本專利技術在切削過程中，富勒烯納米球粒子因其納米尺度和球狀結構，能夠輕易填充到刀具-工件/切屑接觸界面的微小間隙中，形成高承載能力、低剪切強度的“納米滾動”邊界潤滑膜。這種潤滑膜能夠顯著降低摩擦系數，減少刀具磨損和崩刃現象。
9、同時，油膜附水滴技術利用水分蒸發帶走切削區域的熱量，實現高效冷卻。高壓的噴霧還能將切削刃上的切屑及時吹走，避免切屑堆積導致的刀具磨損和加工質量下降。
10、與現有技術相比，本專利技術具有以下突出的優點：
11、1、富勒烯納米球粒子類“滾珠軸承”效應和和油膜附水滴技術的結合，使其更均勻地分散在三相混合切削液中，并有效地到達切削區域，從而更好利用富勒烯納米球粒子的特性，在切削刃表面形成穩定且均勻覆蓋的分子潤滑膜，實現切削區域的高效潤滑，顯著降低摩擦系數和刀具磨損。
12、2、相比傳統澆注切削液的使用方法，本專利技術實現同樣的冷卻效果和更好的潤滑效果，且大大降低富勒烯納米球粒子切削液的使用量，達到綠色環保，降低成本的效果。
13、3、本專利技術使用富勒烯納米球粒子切削液的油膜附水滴技術，針對切削加工中刀具-工件/切屑接觸界面在三維空間的復雜性，可以有效降低刀具的磨損和崩刃現象。
14、4、本專利技術通過優化切削區域的潤滑和冷卻效果，提高切削速度和加工質量，延長刀具壽命，降低生產成本。
15、5、本專利技術可廣泛應用于切削加工領域，具有高效、節能、環保等優點，對于提升航空航天領域高性能金屬切削加工的技術水平具有重要意義。
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1.富勒烯C60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法，其特征在于包括以下步驟：
2.如權利要求1所述富勒烯C60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法，其特征在于，在切削過程中，富勒烯納米球粒子因其納米尺度和球狀結構能夠輕易填充到刀具-工件/切屑接觸界面的微小間隙中，形成高承載能力、低剪切強度的“納米滾動”邊界潤滑膜，顯著降低摩擦系數，減少刀具磨損和崩刃現象。
3.如權利要求1所述富勒烯C60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法，其特征在于，利用油膜附水滴技術，通過水分蒸發帶走切削區域的熱量，實現高效冷卻，同時高壓噴霧將切削刃上的切屑及時吹走，避免切屑堆積導致的刀具磨損和加工質量下降。
【技術特征摘要】
1.富勒烯c60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法，其特征在于包括以下步驟：
2.如權利要求1所述富勒烯c60納米球粒子切削液的微潤滑減摩降阻方法，其特征在于，在切削過程中，富勒烯納米球粒子因其納米尺度和球狀結構能夠輕易填充到刀具-工件/切屑接觸界面的微小間隙中，形成高承載能力、低剪切強度的“...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫浩，唐煉，姚斌，蘆晶晶，潘志榕，
申請(專利權)人：中國航發哈爾濱東安發動機有限公司，
類型：發明
國別省市：
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