[发明专利]过热水蒸汽的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保绿色冷却润滑剂的制备方法及应用。

背景技术

钛合金以其比强度高、耐腐蚀等特点广泛应用于航空、航天、核能、船舶、化工、医疗器械等工业中，但钛合金的切削加工性差，是典型的难加工材料。众所周知，金属材料切削加工过程中，为了减小切削力和刀具磨损，提高刀具使用寿命、加工效率和加工表面质量，一般都要使用冷却润滑剂(液体冷却润滑剂称为切削液)，性能越好的切削液含有毒有害物质越多，给人的身体健康造成极大危害的同时，又给环境造成了极大的污染。随着人类对环境污染认识的加深以及环境法规的日趋严格，迫切需要绿色环保切削液和绿色切削技术，这已成为21世纪机械制造业的发展趋势之一。

发明内容

本发明的目的是解决金属材料切削加工中现有冷却润滑剂中含有的有害物质极大危害人体健康同时对环境造成极大污染，处理废液增加成本的问题，提供了一种过热水蒸汽的制备方法及应用。

本发明中的过热水蒸汽的制备方法如下：将100℃的饱和水蒸汽进行二次加热，得到120℃～130℃的过热水蒸汽。

本发明的过热水蒸汽在金属材料切削中用作冷却润滑剂。金属材料为碳素钢、合金钢、不锈钢、高温合金或钛及其合金。

本发明中所用的水蒸汽，以水为原料，无任何添加剂或有害成份，不用回收处理。采用过热水蒸汽作切削冷却润滑剂，与干切相比，可提高刀具使用寿命1.5～2.5倍，减小切削力30％～40％；与乳化液相比，可提高刀具寿命1～1.5倍，减小切削力10％～20％。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式中过热水蒸汽的制备方法是：将100℃的饱和水蒸汽进行二次加热，得到120℃～130℃的过热水蒸汽。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的过热水蒸汽温度为121℃～122℃。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的过热水蒸汽温度为123℃～126℃。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的过热水蒸汽温度为127℃～129℃。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的过热水蒸汽温度为125℃。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式采用具体实施方式一的方法制备的过热水蒸汽在金属材料切削中用作冷却润滑剂。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是切削的金属材料为碳素钢或合金钢，其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六不同的是切削的金属材料为钛及其合金，其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六不同的是切削的金属材料为不锈钢，其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六不同的是切削的金属材料为高温合金，其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式十一：本实施方式参照国家标准GB/T16461-1996《单刃车削刀具寿命试验》进行刀具磨损试验。所用试件材料为TC4，其化学成分及含量如表1所示，物理力学性能如表2所示，刀具为YG6硬质合金可转位车刀，几何角度为：γ_o＝14°，α_o＝6°，κ_r＝75°，κ_r’＝15°，λ_s＝-6°。切削速度υ_c分别为127.6、142.9、160或179.2m/min，进给量f＝0.1mm/r和背吃刀量a_p＝1.0mm。取后刀面磨钝标准VB＝0.3mm。机床为CA6140车床，用变频器对机床主电机进行无级调速使切削速度不受工件直径影响。冷却润滑条件为：干切、乳化液和过热水蒸汽。水蒸汽喷嘴直径为2.0mm，冷却距离(喷嘴到切削区距离)为20mm，温度为125±5℃，流量45L/min。乳化液喷嘴直径为5.0mm，浓度为5％，冷却距离为20mm，温度为20±1℃，流量为3L/min。

表1试件材料TC4的化学成分