金屬切削液的研制及其性能研究【開題報告】

1、<p><b>　　畢業(yè)設計開題報告</b></p><p><b>　　應用化學</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、鉆等加工過程中，用來冷卻和潤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程中不可或缺的介質(zhì)。它在機械加工過程中起著潤滑、冷卻、清洗、防銹等作用。</p><p>　　金屬切削液是金屬加工潤滑劑中需求量最大的品種,廣泛應用于機械制造工業(yè)。人類使用金屬切削液的歷史可以追溯到遠古時代。在那時，人們已經(jīng)知道在磨制石器、銅器和鐵器等器具時，往其上面澆水可以提高其工作效率和器具的質(zhì)量。早在古羅馬時代，人們在車削活塞泵的鑄件時就已經(jīng)知道使用橄欖油能夠?qū)ぜ鸬嚼鋮s、潤

3、滑的作用。從1775年英國的約翰·威爾金森(Jwilkinson)成功研制鏜床開始，伴隨出現(xiàn)了水和油在金屬切削加工中的應用，到1860年經(jīng)歷了漫長的發(fā)展后，車、銑、刨、磨、齒輪加工和螺紋加工等各種機床相繼出現(xiàn)，標志著金屬切削液已經(jīng)開始得到較大規(guī)模的應用。19世紀80年代，美國科學家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)象和機理。在那時切削液的主要作用是冷卻和潤滑，人們把切削液稱

4、為冷卻潤滑液。</p><p>　　隨著機械加工工業(yè)的發(fā)展，我國在切削液的研究和應用等方面也有了較大的進展。五六十年代初期，一般機械加工普遍采用蘇打水，后來逐漸發(fā)展到采用乳化油，并于1965年制定了SY1374-65標準。經(jīng)過12年的應用實踐后，于1977年對該標準進行了修訂，成為SY1374-77乳化油標準?！傲濉逼陂g，我國又相繼研制出多種切削液、磨削液、攻絲液等金屬加工液，促進了機械加工行業(yè)的發(fā)展，并于19

5、85年制定了合成切削液的國家標準GB6144-85。</p><p>　　良好的切削液應具有潤滑、冷卻、防銹、清洗等方面的作用。隨著人們對金屬切削加工質(zhì)量要求的不斷提高，人們開始采用動植物油作為切削液，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，因而得到廣泛的應用。但是動植物油易氧化變質(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作為切削液。后來，含硫、磷、氯等有

6、機化合物和其它添加劑的活性、非活性極壓油應運而生,它們與金屬起化學反應，形成高熔點、低剪切強度的固體潤滑膜，提高了切削液在高溫、高壓下降低摩擦和抗燒結的能力。</p><p>　　現(xiàn)代機械加工向著高速、強力、精密的方向發(fā)展，超硬、超強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^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滑、冷卻、清洗、防銹性能，以便獲得理想的加工

7、表面。礦物潤滑油的潤滑、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，這時人們開始重視水劑冷卻的優(yōu)點，把油的潤滑性能與水的冷卻性能結合起來，這樣就促使了乳化液的應用。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)問題上雖然已經(jīng)有所改進，但在配制時的技術難度比較高，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、界面化學、膠體化學等技術的發(fā)展，新的理論和新的功能性添加劑不斷增加，全合成切削液的潤滑性和防銹性問題可以得到解決，并且能夠賦予其一些獨特的性能，使之成為現(xiàn)代化加工車間所希望使用的比較理想的切

9、削液，這也是當今切削液技術發(fā)展的方向。</p><p>　　金屬切削液是各種機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，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重污染。另外，金屬切削液在使用過程中和對廢液的處理時，也會以不同形式滲透到水域、土壤中，對人體和環(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)，對人體和環(huán)境影響甚大，其中酚類會嚴重污染水質(zhì)

10、，亞硝酸鈉與醇胺類化合物結合，會產(chǎn)生致癌的亞硝胺，對接觸這類物質(zhì)的工人造成嚴重的健康威脅。由此可見，研究環(huán)保型高效多功能全合成切削液有一定的必要性。因為只有這樣，才能滿足市場的新需求，才能讓用戶充分發(fā)揮最新機加工設備和新材料的先進性能，達到最大生產(chǎn)率，替代進口產(chǎn)品，提高我國金屬切削液的技術水平。</p><p>　　隨著先進制造技術的深入發(fā)展和人們環(huán)保意識的加強，人們對切削液技術提出了新的要求。尤其是近年來環(huán)境保

11、護和人類健康日益成為全社會關注的焦點，而切削液會對環(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)的嚴格制約。為了適應社會發(fā)展的要求，現(xiàn)代切削液的發(fā)展出現(xiàn)了一個新的方向：開發(fā)一種高性能、長壽命、低污染的切削液。目前研究開發(fā)的重點是：大力開發(fā)對生態(tài)環(huán)境和人類健康負作用小、加工性能優(yōu)越的切削液，朝著對人和環(huán)境完全無害的綠色切削液方向發(fā)展；同時，努力改進供液方法，優(yōu)化供液參數(shù)和加強使用管理，以延長切削液的使用壽命，減少廢液排

12、放量；此外，還應進一步研究廢液的回收利用和無害化處理技術；開發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品，并加強實用化技術、經(jīng)濟性評價和適用范圍等方面的研究。</p><p>　　二、研究目標與主要內(nèi)容（含論文提綱）</p><p>　　本實驗的目的是以低粘度潤滑劑和自來水為基本原料，添加適當?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，且無毒無味、對皮膚無刺激的金屬合成切

13、削液。研制出的金屬切削液稀釋后應該可用于黑色等多種金屬的切削、研磨等。此外，還需對所研制的新型環(huán)保型金屬切削液進行各項性能指標的檢測，其檢測結果應與國外同類中、高檔產(chǎn)品相當或更好，以達到了環(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內(nèi)外的現(xiàn)狀；第二部分為實驗部分；第三部分為結果的分析與討論。通過對結果的分析討論，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、研究手段及技術路線、實驗方案等</p><p>　　對市售切削液進行初步剖析，并結合剖析結果對切削液各組分及含量進行優(yōu)化設計。配制金屬合成切削液，長期放置，待測其各性能，并觀察變化。</p><p><b>　　試驗流程示意圖</b></p><p>　　2、擬對反應條件的優(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)實驗確定最佳投料比，最佳反應混和溫度，以及最佳反應時間后，反復實驗

16、，并收集產(chǎn)品。</p><p><b>　　四、中外文參考文獻</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

17、acharya.Emulsions Containing Vegetable Oils for Cutting Fluid App Lication[J].Colloids and SurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects,2004,23(7):141-150.</p><p>　　[3]葉茂盛.金屬切削液[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994:335-338.</p>&

18、lt;p>　　[4]美慶國.水基金屬切削液[J].軸承,1994,12:35-38.</p><p>　　[5]錢亞寧,等.淺析金屬加工液的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].機械制造, 2005,4: 34-38.</p><p>　　[6]侯濱,陳波水.關于綠色切削液研究開發(fā)的幾點思考[J].潤滑與密封,2002,4:35-36.</p><p>　　[7]楮家榮,陳九

19、根.金屬切削液的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].潤滑與密封,2004,5:12-13.</p><p>　　[8]周耀華,張廣林.金屬加工潤滑劑[M].中國石化出版社,1998:9-12.</p><p>　　[9]沈德言.紅外光譜在高分子研究中應用[M].北京:科學出版社,1982:126-129.</p><p>　　[10]傅樹琴.切削液的市場和技術現(xiàn)狀[J].石油

20、商技,2006,24(6):7-11.</p><p>　　[11]王延軍,趙新澤,陳洪軍.綠色切削液分析及其質(zhì)量評估措施[J].潤滑與密封，2005,5:74-77.</p><p>　　[12] 戴恩期.環(huán)境友好金屬加工潤滑油的研制[J].潤滑與密封,2006,9:218-219.</p><p>　　五、研究的整體方案與工作進度安排（內(nèi)容、步驟、時間）<

21、/p><p>　　在查閱大量文獻資料的基礎上，選擇金屬切削液的最佳合成方案，對金屬切削液進行合成。通過對金屬切削液的合成工藝做研究，制定并確定最有效、簡便無公害的實驗方案。配制成的金屬切削液，長期放置，待測其各性能，并觀察變化。</p><p><b>　　實驗進度安排：</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，開始實驗準備</p><p>　　2011.12.25--2011.1.5 完成外文翻譯、文獻綜述開題報告，并開始實驗</p><p>　　2011.12.25--2011.1.30 實驗，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、研究的主要特點及創(chuàng)新點</p><p>　　隨著機械加工業(yè)的迅猛發(fā)展，外資企業(yè)不斷地增加，國內(nèi)廠家不斷地引進先

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