[发明专利]一种纳米磁性切削液及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于切削液及其制备和应用领域，特别涉及一种纳米磁性切削液及其制备和应用。

背景技术

目前，在切削钛合金时，常采用的冷却/润滑方式有水基、氮气介质、空气油雾介质、氮气油雾介质、低温氮气射流、微量润滑、过热水蒸气等。在高切削温度产生蒸汽的阻挡下，切削冷却液往往不能到达刀尖部位，对刀具磨损的抑制作用不能有效发挥，使传统的冷却润滑方法往往并不能取得预期的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米磁性切削液及其制备和应用，本发明的纳米磁性切削液和现有油基切削液相比，其切削区的切削阻力、刀具损耗等指标均大幅度降低，加工质量和经济效益显著提高，因而具有较高的应用价值和市场前景。

本发明的一种纳米磁性切削液，所述切屑液原料包括Fe₃O₄纳米磁颗粒、表面活性剂、机械基础油，其中Fe₃O₄纳米磁颗粒与表面活性剂约1-2g:2-5ml混合，稳定溶液(Fe₃O₄纳米磁颗粒与表面活性剂的总和)与机械基础油的体积比为1:15到1:5。所述表面活性剂为油酸C₁₈H₃₄O₂。所述Fe₃O₄纳米磁颗粒为亲油性Fe₃O₄纳米磁颗粒；机械基础油为5号白油、32号机械基础油等。

所述亲油性Fe₃O₄纳米磁颗粒的粒径为10-20nm。

本发明的一种纳米磁性切削液的制备方法，包括：

无氧条件下，将Fe₃O₄纳米磁颗粒与表面活性剂混合，搅拌充分使磁颗粒被充分包裹，再加入机械基础油，搅拌均匀，滤除沉降物，即得纳米磁性切削液。

所述搅拌充分的时间为3-10h。

本发明的纳米磁性切削液的应用，其特征在于：纳米磁性切削液用于铣削钛合金，铣削参数采用主轴转速1000r/min～5000r/min，根据粗加工与精加工要求设定相应的进给量和背吃刀量。切削液喷嘴指向刀具的前刀面，压力约为0.15MPa，常温，出油量约为19L/min。外界施加与刀具前刀面滑痕垂直的梯度磁场，效果更佳。

有益效果

本发明的纳米磁性切削液和现有油基切削液相比，其切削区的切削阻力、刀具损耗等指标均大幅度降低，加工质量和经济效益显著提高，因而具有较高的应用价值和市场前景。

附图说明

图1为实验测量系统框图；

图2为不同条件下50Hz处的幅值；

图3为刀片前、后刀面在不同切削液条件下的SEM照片，其中(a)为纯5号白油切削液条件下刀具的刃口磨损情况，(b)含有Fe₃O₄纳米磁颗粒的5号白油条件下刀具的磨损情况，(c)使用(b)同样浓度的切削液，再施加梯度磁场的磨损情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

将Fe₃O₄纳米磁颗粒与表面活性剂混合，搅拌充分使磁颗粒被充分包裹，再加入机械基础油，搅拌均匀，滤除沉降物，即得纳米磁性切削液，其中Fe₃O₄纳米磁颗粒与表面活性剂约1:2(g:ml)混合，得到的稳定溶液与机械基础油的体积比为1:15。

实施例2

将Fe₃O₄纳米磁颗粒与表面活性剂混合，搅拌充分使磁颗粒被充分包裹，再加入机械基础油，搅拌均匀，滤除沉降物，即得纳米磁性切削液，其中Fe₃O₄纳米磁颗粒与表面活性剂约1:2(g:ml)混合，得到的稳定溶液与机械基础油的体积比为1:5。

实施例3