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MoS2/CNTs混合纳米流体微量润滑磨削加工表面质量试验评价 被引量:20
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作者 张彦彬 李长河 +6 位作者 东洲 李本凯 王要刚 杨敏 侯亚丽 张乃庆 吴启东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期161-170,共10页
结合国内外对混合纳米流体微量润滑磨削的研究现状,研究二硫化钼和碳纳米管混合纳米流体微量润滑磨削镍基合金的工件表面质量。以工件表面粗糙度Ra值、表面轮廓曲线的自相关分析和工件表面微观形貌,作为表面质量表征参数。试验结果表明... 结合国内外对混合纳米流体微量润滑磨削的研究现状,研究二硫化钼和碳纳米管混合纳米流体微量润滑磨削镍基合金的工件表面质量。以工件表面粗糙度Ra值、表面轮廓曲线的自相关分析和工件表面微观形貌,作为表面质量表征参数。试验结果表明:纳米流体微量润滑由于纳米粒子高的强化换热能力从而避免了工件烧伤;混合纳米流体由于起到了'物理协同作用',较单一纳米流体得到了最低的表面粗糙度Ra值(0.311μm)和磨削温度峰值(52.8℃);随纳米流体质量分数的增加,表面粗糙度Ra值呈现上升趋势,这是由于质量分数的增加改变了微量润滑雾滴与工件的接触角,从而改变了浸润面积;而摩擦因数和磨削温度峰值在6%取得最低值后呈上升趋势,这是由于纳米粒子的团聚破坏了纳米流体性能。通过工件表面轮廓曲线的自相关分析进一步验证,纳米粒子在磨削区起到'润滑作用'和'微加工'作用,从而提高了加工精度。因此,综合磨削性能、表面粗糙度和自相关分析,选择混合纳米流体质量分数6%为纳米流体的优选质量分数。 展开更多
关键词 磨削 微量润滑 混合纳米流体 表面质量 自相关分析
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核桃分级破壳取仁及壳仁分离关键技术与装置研究进展 被引量:18
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作者 刘明政 李长河 +11 位作者 曹成茂 吐鲁洪·吐尔迪 李心平 车稷 杨会民 张效伟 石明村 赵华洋 高连兴 何光赞 东洲 李寒松 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期294-310,共17页
中国是世界核桃种植面积和产量第一大国,高营养和经济附加值的核桃精深加工产品需求量日益增加,因而核桃具有广阔的综合开发利用前景。核桃分级、破壳取仁和壳仁分离是初加工流程中最为关键的3个环节,而且是核桃精深加工必备的前道工序... 中国是世界核桃种植面积和产量第一大国,高营养和经济附加值的核桃精深加工产品需求量日益增加,因而核桃具有广阔的综合开发利用前景。核桃分级、破壳取仁和壳仁分离是初加工流程中最为关键的3个环节,而且是核桃精深加工必备的前道工序。然而传统的手工作业方式及功能简单的核桃初加工装置无法满足食品工业对核桃高品质及批量化要求,严重制约核桃产业的发展。因此,加大核桃初加工关键技术及装置的研发力度势在必行。对于核桃分级,以尺寸特征为基础,锥辊式、栅条式、筛网式、视觉成像式是分级装置的4种原理。基于分级原理,分类总结分级装置现状及其应用特点;不同类型装置的多因素性能试验可得到各自优化参数组合。对于重点环节破壳取仁,核桃相应物理特性是破壳装置设计的重要依据,如球度、壳厚、含水率等直接影响核桃壳、仁的机械性能,分类总结表征不同物理特性的参数值范围。基于物理特性,挤压式、碰撞式、气爆式是核桃破壳的3种主要原理,分类总结核心破壳机构特征及其应用,并重点介绍了3种创新型破壳装置与工作原理。多因素性能试验可优化各类型装置主要影响因素的参数组合。对于壳仁分离,风选式是目前相关装置的主要应用原理,核桃混合壳仁形态特征及物理参数是设置风速和风向的主要依据;在风选式壳仁分离机理的基础上,分类总结多种壳仁分离装置及各自多因素性能试验下的优化参数组合。该研究通过对核桃初加工3个关键环节各自对应的核桃物理特性、工作机理、装置及其性能优化试验进行系统性总结和综述,期望加深对核桃初加工过程的理解,为提升核桃加工水平提供理论依据与技术支持。 展开更多
关键词 物料特性 裂纹扩展 柔性破壳 破壳取仁 壳仁分离 装置 核桃 分级
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神经外科颅骨磨削温度场预测新模型 被引量:8
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作者 杨敏 李长河 +3 位作者 张彦彬 东洲 张仙朋 李润泽 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期215-222,共8页
基于恒定热流密度的温度场理论计算值与实际温度值的误差较大,是当前磨削温度场理论研究的瓶颈。建立了不同冷却条件下的对流换热系数及材料内部的热传导模型,通过实时采集动态磨削力,利用高次高斯函数拟合建立了动态热流密度模型,并以... 基于恒定热流密度的温度场理论计算值与实际温度值的误差较大,是当前磨削温度场理论研究的瓶颈。建立了不同冷却条件下的对流换热系数及材料内部的热传导模型,通过实时采集动态磨削力,利用高次高斯函数拟合建立了动态热流密度模型,并以此为基础建立了神经外科骨磨削温度场预测新模型。在干式磨削、喷雾式及纳米粒子射流喷雾式冷却条件下对骨磨削温度场进行了数值分析,并采用与人体颅骨力学性能最相近的新鲜牛股骨密质骨,采用羟基磷灰石纳米粒子及生理盐水进行了试验验证。结果表明,与试验测得温度值相比,采用基于恒定热流密度的温度场模型计算的温度值误差为18.8%,而采用新模型计算的温度值误差为6.6%,理论分析与试验结果吻合,即骨磨削温度场预测新模型更符合实际工况。 展开更多
关键词 外科颅骨磨削 动态热流密度 温度场仿真 喷雾式冷却 羟基磷灰石
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微量润滑磨削悬浮微粒分布特性研究 被引量:6
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作者 东洲 李长河 +1 位作者 王胜 张强 《制造技术与机床》 北大核心 2014年第2期58-61,共4页
基于机械加工中产生的空气悬浮微粒对环境和健康的危害,讨论了悬浮微粒大小与其在人体沉积部位的关系。结合微粒特性讨论了悬浮微粒对健康的危害,并对常见的相关疾病进行了举例说明。分析机械加工过程空气悬浮微粒产生的机理,并重点对... 基于机械加工中产生的空气悬浮微粒对环境和健康的危害,讨论了悬浮微粒大小与其在人体沉积部位的关系。结合微粒特性讨论了悬浮微粒对健康的危害,并对常见的相关疾病进行了举例说明。分析机械加工过程空气悬浮微粒产生的机理,并重点对微量润滑磨削工况下,雾化喷嘴形成的空气悬浮微粒进行分布特性研究。研究了射流参数(喷嘴出口直径、压缩空气压强、磨削液流量率及气液流量比)与雾滴微粒粒径的关系。分析了喷雾雾滴分布的规律,给出了喷雾微粒数量和体积分布函数。 展开更多
关键词 微量润滑 悬浮微粒 微粒分布 健康危害
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纳米粒子射流微量润滑磨削镍基合金润滑性能实验评价 被引量:6
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作者 张彦彬 李长河 +1 位作者 东洲 张东坤 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第6期113-117,共5页
结合国内外对植物油作为微量润滑基础油的研究现状,用液态石蜡作为对比,实验探究了棕榈油作为基础油的润滑性能,实验中添加的纳米粒子是粒径为50nm的Mo S2。实验中以高温镍基合金作为工件在精密平面数控磨床上进行平面磨削,四种磨削工况... 结合国内外对植物油作为微量润滑基础油的研究现状,用液态石蜡作为对比,实验探究了棕榈油作为基础油的润滑性能,实验中添加的纳米粒子是粒径为50nm的Mo S2。实验中以高温镍基合金作为工件在精密平面数控磨床上进行平面磨削,四种磨削工况:干式磨削、浇注式润滑、微量润滑、纳米粒子射流微量润滑。采用三向测力仪测量磨削力用于计算比磨削能和摩擦系数,用粗糙度测量仪测量工件表面的粗糙度值。实验结果表明添加Mo S2纳米粒子的棕榈油基纳米流体在纳米粒子射流微量润滑的条件下取得了最好的润滑性能,这是由于棕榈油中高的饱和脂肪酸含量和羧基高的成膜性能。 展开更多
关键词 纳米粒子 微量润滑 磨削 比磨削能
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电场参数对雾化特性及微量润滑磨削性能影响的实验研究 被引量:5
6
作者 张晓阳 李长河 +6 位作者 张彦彬 杨敏 东洲 侯亚丽 张乃庆 Runze Li 纪合聚 《制造技术与机床》 北大核心 2018年第10期105-111,共7页
为了探究针-板电极电场参数对雾化特性微量润滑磨削性能的影响,通过调节电压幅值和电极间距进行微量润滑平面磨削实验,根据所得雾化锥角、雾滴粒径算术平均值、磨削力及表面粗糙度Ra值进行机理分析。实验结果表明静电雾化微量润滑在高... 为了探究针-板电极电场参数对雾化特性微量润滑磨削性能的影响,通过调节电压幅值和电极间距进行微量润滑平面磨削实验,根据所得雾化锥角、雾滴粒径算术平均值、磨削力及表面粗糙度Ra值进行机理分析。实验结果表明静电雾化微量润滑在高压静电场的参与下,液滴荷电后会发生二次甚至多次雾化。随着电压幅值的升高,雾化锥角增大,雾滴的平均粒径减小并扩散均匀,同时润滑液的润滑性能也有所提高。在电压幅值一定,电极间距为160 mm时,获得最优的润滑性能;在电极间距一定,电压幅值为50 k V时,相比于无静电微量润滑,比切向磨削力Ft'、比法向磨削力Fn'及表面粗糙度R_a值,分别减小25.01%、15.08%、22.18%,获得最优的润滑性能。 展开更多
关键词 微量润滑 静电雾化 雾化特性 润滑性能
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切削液油雾形成机制及影响因素的实验研究 被引量:3
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作者 马宏亮 李长河 +1 位作者 张东坤 东洲 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期51-55,共5页
对切削液油雾产生的机制进行理论分析,并对切削液油雾形成的影响因素进行实验研究。实验在密闭的车床内进行,利用车床的供液系统采用浇注式供给磨削液,在油雾产生密集区域内安装有磨削液雾滴粒径的测量装置,该装置中的共聚焦显微镜可观... 对切削液油雾产生的机制进行理论分析,并对切削液油雾形成的影响因素进行实验研究。实验在密闭的车床内进行,利用车床的供液系统采用浇注式供给磨削液,在油雾产生密集区域内安装有磨削液雾滴粒径的测量装置,该装置中的共聚焦显微镜可观察切削液雾滴在空气中的分布,精确扫描单颗雾滴的形态轮廓,通过计算机可计算出雾滴的分布和直径尺寸。分别控制主轴转速和切削液流量,探究对所形成的油雾浓度和平均直径的影响。实验结果表明:金属加工过程中主轴转速和切削液流量对切削液油雾特性的影响显著,随着主轴转速的增加,油雾的平均直径减小,而油雾浓度却呈上升趋势;随着切削液流量的增加,油雾的平均直径变大,并且油雾浓度同样呈上升趋势。 展开更多
关键词 金属切削液 油雾 液滴直径 液滴分布
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纳米粒子射流微量润滑磨削雾化喷嘴下游流场数值模拟与实验研究 被引量:3
8
作者 东洲 李长河 +2 位作者 张彦彬 张东坤 张效伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2015年第9期5-9,共5页
结合纳米粒子射流微量润滑磨削加工冷却润滑实际,针对雾化喷嘴进行下游流场数值模拟及实验研究。利用Fluent平台对连续相和离散相的轴向速度及在轴向位置上的径向速度进行仿真分析,并探讨了不同工况参数与喷嘴轴向速度的关系,当加入离... 结合纳米粒子射流微量润滑磨削加工冷却润滑实际,针对雾化喷嘴进行下游流场数值模拟及实验研究。利用Fluent平台对连续相和离散相的轴向速度及在轴向位置上的径向速度进行仿真分析,并探讨了不同工况参数与喷嘴轴向速度的关系,当加入离散相后轴向速度和径向速度都大幅降低,且喷嘴直径对轴向速度的影响最为明显。进一步针对六种工况参数和雾化后液滴粒径的关系进行仿真研究,仿真结果表明工况参数与液滴粒径间的关系为非线性关系。利用高速摄像系统进行雾滴粒径和速度的测量实验,实验所获得液滴粒径略大于仿真粒径,液滴做变加速曲线运动且加速度值较大。 展开更多
关键词 纳米粒子 微量润滑磨削 流场仿真
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球墨铸铁纳米粒子射流微量润滑磨削性能的实验研究 被引量:2
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作者 张东坤 李长河 +1 位作者 东洲 马宏亮 《制造技术与机床》 北大核心 2014年第11期98-103,共6页
主要对纳米粒子射流微量润滑磨削性能进行实验评价。采用K-P36数控平面磨床,选取干磨削、浇注式磨削、微量润滑磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削4种工况条件,分别从磨削力、磨削G比率、磨削温度和表面粗糙度方面进行磨削性能评价,结果表... 主要对纳米粒子射流微量润滑磨削性能进行实验评价。采用K-P36数控平面磨床,选取干磨削、浇注式磨削、微量润滑磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削4种工况条件,分别从磨削力、磨削G比率、磨削温度和表面粗糙度方面进行磨削性能评价,结果表明:纳米粒子射流微量润滑磨削改善了换热能力,与干磨削相比降低了将近150℃,干磨削得到的工件表面粗糙度Ra值为1.2μm,纳米粒子射流微量润滑磨削Ra值为0.58μm,工件表面质量显著提高;在纳米粒子的润滑作用下,得到的磨削力较稳定,且比干磨削和微量润滑磨削得到的磨削力减小15%以上;纳米粒子射流微量润滑磨削G比率在4种工况中最高,值为33,干磨削仅为12,比其他工况增大约一倍,砂轮的磨损明显减小,延长砂轮使用寿命。 展开更多
关键词 浇注式磨削 干式磨削 微量润滑磨削 纳米粒子射流微量润滑磨削 磨削G比率 磨削温度
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磨削温度场建模及热传递分析与实验验证 被引量:2
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作者 张东坤 李长河 +1 位作者 东洲 张彦彬 《制造技术与机床》 北大核心 2015年第4期82-87,共6页
以磨削原理为基础,分别建立了干磨削、湿磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削的温度场理论模型,分别对各种冷却条件下的温度场进行热量的传递分析。借鉴强化换热理论,分析了纳米粒子射流的导热特性,并对纳米粒子射流微量润滑磨削温度场能量... 以磨削原理为基础,分别建立了干磨削、湿磨削和纳米粒子射流微量润滑磨削的温度场理论模型,分别对各种冷却条件下的温度场进行热量的传递分析。借鉴强化换热理论,分析了纳米粒子射流的导热特性,并对纳米粒子射流微量润滑磨削温度场能量的分配进行分析,理论推导出由砂轮/工件界面传入工件的能量比例系数及工件平均表面温度,用4种冷却方式进行磨削实验,分别通过红外热像仪和测力仪测得工件的表面温度和切向磨削力,并计算出传入工件的能量比例系数,证实浇注式磨削能量比例系数最低,其次为纳米粒子射流微量润滑磨削,分别为40.06%和46.47%。 展开更多
关键词 磨削 磨削温度 能量比例系数 纳米粒子射流
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钛合金生物润滑剂电牵引磨削性能及表面形貌评价 被引量:22
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作者 东洲 李长河 +4 位作者 张彦彬 杨敏 曹华军 刘波 周宗明 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期198-211,共14页
微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)雾化液滴易发生飞移飘散,不仅对环境和工人健康产生威胁,同时降低了润滑剂的有效利用率,是目前MQL磨削的瓶颈问题。创新提出了气流场与静电场耦合作用下,雾化液滴平均粒径及粒径分布精准可... 微量润滑(Minimum quantity lubrication,MQL)雾化液滴易发生飞移飘散,不仅对环境和工人健康产生威胁,同时降低了润滑剂的有效利用率,是目前MQL磨削的瓶颈问题。创新提出了气流场与静电场耦合作用下,雾化液滴平均粒径及粒径分布精准可控的静电雾化微量润滑(Electrostatic MQL,EMQL)磨削新工艺。为了探究电压对于液滴迁移活性的影响规律,对比分析了MQL与不同电压EMQL工况下润滑剂雾化及荷电特性,结果表明相较于MQL工艺,电压为40kV时雾化液滴体积平均粒径减小了29.56%、粒径分布跨度R.S值降低了47.85%,40 kV时液滴荷质比为0.302 mC/kg。为了揭示EMQL钛合金Ti-6Al-4V磨削润滑机理,进行了干磨削、浇注式、MQL和EMQL四种润滑工况磨削试验,结果表明:相比于干磨削、浇注式及MQL工况,EMQL工况下获得了最小切向磨削力和法向磨削力分别为28.53N和77.18N,摩擦因数分别降低了29.39%、9.31%和13.95%,比磨削能分别下降了51.34%、18.40%和30.11%。利用激光共聚焦显微镜观察工件表面形貌,结果显示:EMQL工况下,工件表面始终未出现粘附重铸层,在电压为35 kV时获得最优工件表面,其面粗糙度Sa为0.84μm,且粘附点数量和尺寸均得到明显减小。 展开更多
关键词 磨削 微量润滑 钛合金 静电雾化 迁移活性
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静电雾化微量润滑粒径分布特性与磨削表面质量评价 被引量:18
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作者 东洲 张乃庆 +5 位作者 刘波 周宗明 王绪平 张彦彬 毛聪 李长河 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2021年第3期89-95,共7页
针对微量润滑(minimum quantity lubrication,MQL)依靠的高压气体雾化微液滴粒径细化程度低、易飞逸飘散,有效利用率低以及对环境和人员健康产生危害的问题,提出气辅式静电微量润滑(electrostatic minimum quantity lubrication,EMQL)... 针对微量润滑(minimum quantity lubrication,MQL)依靠的高压气体雾化微液滴粒径细化程度低、易飞逸飘散,有效利用率低以及对环境和人员健康产生危害的问题,提出气辅式静电微量润滑(electrostatic minimum quantity lubrication,EMQL)雾化新方法。开展多工况雾化性能对比试验,并对镍基合金磨削表面质量进行评价。结果表明:润滑剂荷电后雾化性能得到显著提高,在降低液滴平均体积粒径和分布跨度的同时,降低了悬浮可吸入小液滴(PM10)的质量浓度,且电压越高PM10质量浓度越低。当电压为35 kV时,润滑剂的雾化效果最理想,平均体积粒径和分布跨度分别降低了27.343%和41.456%,PM10质量浓度降低了5.065个百分点。磨削试验结果表明:相较气动雾化微量润滑,静电雾化微量润滑获得了更为理想的工件表面质量;当电压为35 kV时,工件表面粗糙度Ra和RSm分别为0.377μm和0.084 mm;干磨削工件表面质量极差,出现大量黏附和剥落现象,甚至有大面积的表面材料撕裂,因此干磨削不适用于高温镍基合金加工。 展开更多
关键词 微量润滑 静电雾化 雾化特性 磨削加工 镍基高温合金 磨削表面质量
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磨削加工冷却润滑现状及展望 被引量:8
13
作者 东洲 李长河 +2 位作者 张彦彬 杨敏 王要刚 《机械工程与自动化》 2017年第3期201-202,205,共3页
分析了当前磨削加工领域冷却润滑现状:传统浇注式润滑磨削液用量大,经济性能及环保性能均不理想;干式磨削虽然解决了成本高及环境污染问题,但对砂轮及工件材料要求较高,限制了其在加工生产中的应用;微量润滑大大降低了磨削液的使用量,... 分析了当前磨削加工领域冷却润滑现状:传统浇注式润滑磨削液用量大,经济性能及环保性能均不理想;干式磨削虽然解决了成本高及环境污染问题,但对砂轮及工件材料要求较高,限制了其在加工生产中的应用;微量润滑大大降低了磨削液的使用量,其润滑效果并没有降低,目前已被加工行业广泛应用。基于微量润滑冷却性能尚且不足的实际,纳米流体微量润滑成为当前研究热点。 展开更多
关键词 微量润滑 纳米流体 磨削液 磨削加工
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磁流变弹性体减振单元动力学分析 被引量:1
14
作者 王磊 李长河 +1 位作者 东洲 牛绍全 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第5期138-142,146,共6页
针对于被动式减振器无法调和汽车运动性和舒适性之间的矛盾,建立了可用于重载环境的挤压模式磁流变弹性体减振单元,并利用等效模型和两自由度模型对1/4单轮进行动力学特性和振动特性分析。结果表明:在外加电流下,磁场强度在(300~450)mT... 针对于被动式减振器无法调和汽车运动性和舒适性之间的矛盾,建立了可用于重载环境的挤压模式磁流变弹性体减振单元,并利用等效模型和两自由度模型对1/4单轮进行动力学特性和振动特性分析。结果表明:在外加电流下,磁场强度在(300~450)mT之间时,位移均方根值可迅速衰减到13mm;磁场强度在(450~600)mT之间时,位移均方根值可迅速衰减到7.5mm,完成一个周期后,加权加速度均方根值衰减到270mm/s^(2);进一步仿真得到不同车速下的均方根值,可知,压缩状态下在(60~100)km/h速度段,电流为1.27A-1.7A时加速度均方根值衰减迅速;伸张状态下在(40~80)km/h速度段,施加电流为1.7A时加速度均方根值衰减迅速。通过仿真得到磁流变弹性体减振单元最优控制参数,这为控制系统设计及减振单元结构布置提供了理论基础。 展开更多
关键词 减振单元 磁流变弹性体 磁场强度 位移均方根 加速度均方根 控制参数
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纳米流体微量润滑磨削球墨铸铁磨削性能实验评价 被引量:1
15
作者 东洲 李长河 +2 位作者 张彦彬 杨敏 王要刚 《制造技术与机床》 北大核心 2017年第12期40-43,共4页
为探索纳米流体微量润滑在磨削加工中的润滑性能,进行纳米流体微量润滑磨削实验。实验通过与纯棕榈油微量润滑对比,采用两种(Al_2O_3、MoS_2)纳米流体对球墨铸铁进行微量润滑磨削。进一步用比磨削力、力比率、磨削比能、表面粗糙度和工... 为探索纳米流体微量润滑在磨削加工中的润滑性能,进行纳米流体微量润滑磨削实验。实验通过与纯棕榈油微量润滑对比,采用两种(Al_2O_3、MoS_2)纳米流体对球墨铸铁进行微量润滑磨削。进一步用比磨削力、力比率、磨削比能、表面粗糙度和工件表面形貌来表征磨削性能。实验结果表明与纯棕榈油微量润滑相比,纳米流体微量润滑获得了更为优异的磨削性能,且二硫化钼纳米流体的磨削性能优于三氧化二铝纳米流体的磨削性能。 展开更多
关键词 微量润滑 纳米流体 二硫化钼 磨削加工
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