基于elid的高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料磨削液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適用于高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料精密超精密磨削領(lǐng)域的 在線電解修整磨削技術(shù)專用磨削液。該磨削液效率高、成本低、綠色無污染，有效減小亞表 面損傷、減小殘余應(yīng)力、抗粘附、避免磨粒對工件的劃傷，滿足工件精密超精密在線電解修 整鏡面加工需求。該磨削液廣泛適用于航空航天、軍工、精密電子等精密加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁基碳化硅復(fù)合材料除了具有基體金屬或合金所具備的良好的抗沖擊性能、抗疲 勞性能、導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能和抗斷裂性能以外，還具有較高耐磨性能和較低熱膨脹系數(shù)， 同時強度、剛度都很高。在精密儀器、航天、軍工、汽車制造等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用與發(fā)展空 間。由于鋁基碳化硅復(fù)合材料中存在碳化硅顆粒，導(dǎo)致其加工難度大。碳化硅顆粒體積 分?jǐn)?shù)、尺寸越大，其加工難度越大。在加工過程中，鋁基體在磨削熱的影響下熔化，產(chǎn)生積 肩瘤，導(dǎo)致加工件表面質(zhì)量低，加工精度低；碳化硅顆粒使得砂輪磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致加工成本 高，難以獲得穩(wěn)定的形位、尺寸公差。鋁基碳化硅復(fù)合材料加工難題，嚴(yán)重制約了該材料在 航空航天、軍工等領(lǐng)域的應(yīng)用。該磨削液的產(chǎn)生有助于解決鋁基碳化硅復(fù)合材料的加工難 題。其相關(guān)專利及參考文獻(xiàn)目前并未查閱到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了克服現(xiàn)有的普通磨削液對高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料加工后，被 加工件表面質(zhì)量不均勻，砂輪磨損嚴(yán)重，無法實現(xiàn)鏡面級超精密加工，不能滿足實際應(yīng)用要 求等問題。應(yīng)用該磨削液能減少砂輪磨損，抗粘附、有效提高高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材 料加工表面質(zhì)量和精度，滿足實際生產(chǎn)要求。
[0004] 基于ELID的高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料磨削液，其特征在于：包括機油、 豬油、脂肪酸二乙醇酰胺、環(huán)烷酸鈉、鉬酸鈣、苯駢三氮唑、氯化脂肪酸、乙丙醇、鄰苯苯酚、 乳化硅油、乙二胺四乙酸鈉、氯化鈉、蒸餾水，各組分質(zhì)量百分含量為：1%~3%的機油、 0. 5%~0. 7%的豬油、2%~3%的脂肪酸二乙醇酰胺、2. 5%~3. 5%的環(huán)烷酸鈉、1. 3%~ 2%的鉬酸鈣、0. 8%~1. 2%的苯駢三氮唑、0. 8%~0. 9%的氯化脂肪酸、1. 5%~2. 5%的 乙丙醇、0. 7%~0. 9%的鄰苯苯酚、0. 5%~0. 7%的乳化硅油、0. 2%~0. 4%的乙二胺四 乙酸鈉、0. 5%~0. 7%的氯化鈉和84%~84. 5%的蒸餾水。
[0005] 進(jìn)一步，其特征在于各組分質(zhì)量百分含量為：2%的機油、0. 6 %的豬油、2. 5%的 脂肪酸二乙醇酰胺、3%的環(huán)烷酸鈉、1. 7%的鉬酸鈣、1 %的苯駢三氮唑、0. 85%的氯化脂肪 酸、2%的乙丙醇、0. 8 %的鄰苯苯酚、0. 6 %的乳化硅油、0. 3%的乙二胺四乙酸鈉、0. 6%的 氯化鈉、84. 05% %的蒸餾水。
[0006] 所述的基于ELID的高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料磨削液的制備方法，其特征 在于具體步驟如下：
[0007] 將機油和豬油加熱融化后混合備用；
[0008] 將除蒸餾水、機油和豬油外其余物質(zhì)加入蒸餾水，均勻攪拌、溶解得到磨削液；其 余物質(zhì)同時或者分批加入蒸餾水；
[0009] 或者將直接除蒸餾水外的所有物質(zhì)加熱到100°C以上然后加入蒸餾水，攪拌均勻， 冷卻得到磨削液。
[0010] 該磨削液的制備方法只要保證各部分都能均勻分散在蒸餾水中即可。
[0011] 所述機油和豬油構(gòu)成混合油為油性劑，在磨削過程中增強磨削液的油性和滲透能 力且形成潤滑膜，降低砂輪損耗，保證邊界潤滑有較低的摩擦系數(shù)；
[0012] 所述脂肪酸二乙醇酰胺、環(huán)烷酸鈉為表面活性劑，與水混合后產(chǎn)生乳狀液實現(xiàn)磨 削液乳化，增加接觸面積且有殺菌消毒作用；
[0013] 所述鉬酸鈣為無機防銹劑，防止機床、砂輪銹蝕，保持良好磨削性能并在砂輪表面 形成鐵-氧化鐵-鉬氧化物的保護(hù)膜；
[0014] 所述苯駢三氮唑為有機緩蝕劑，與鉬酸鈣協(xié)同防銹并能在砂輪表面產(chǎn)生致密氧化 膜；
[0015] 所述氯化脂肪酸為極壓抗磨劑，保證邊界極壓潤滑，提高工件表面加工質(zhì)量；
[0016] 所述乙丙醇為偶合劑，增強磨削液各成份的協(xié)同作用，提高磨削效率和磨削質(zhì) 量；
[0017] 所述鄰苯苯酚為防腐劑，用于磨削液的防止腐敗失效，延長磨削液使用時間；
[0018] 所述乳化硅油為消泡劑，抑制磨削過程中泡沫產(chǎn)生或消除已產(chǎn)生的泡沫，保持磨 削液穩(wěn)定；
[0019] 所述乙二胺四乙酸鈉為金屬離子封鎖劑，使陽極溶解物急速絡(luò)合沉淀，保持磨削 液的潔凈；
[0020] 所述氯化鈉為電解質(zhì)，進(jìn)一步增強磨削液的電解能力，更好的實現(xiàn)砂輪的電解修 銳。
[0021] 本發(fā)明所涉及的高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料磨削液與傳統(tǒng)磨削液不同，主要 的優(yōu)點在于：
[0022] 1)既具有普通磨削液的性能，又具有電解成膜的特性；
[0023] 2)無腐蝕、抗粘附，無污染、無毒害，潤滑、冷卻效果好；
[0024] 3)被加工件表面易形成保護(hù)膜，減少劃傷、殘余應(yīng)力低，加工質(zhì)量精度高；
[0025] 4)質(zhì)量穩(wěn)定性好。
【附圖說明】
[0026] 圖1采用專用磨削液磨削后的工件表面圖。
[0027] 圖2采用普通磨削液磨削后的工件表面。
【具體實施方式】
[0028] 設(shè)計高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料磨削實驗檢驗該磨削液的磨削效果、特點， 并與傳統(tǒng)磨削液相對比驗證、突出該磨削液的優(yōu)越性。
[0029] 1、實施實驗
[0030] (1)實施條件
[0031] 實驗設(shè)備：MSG-612CNC超精密成型平面磨床，TR300表面粗糙度測量儀， S-3400N II型掃描電子顯微鏡、BCPCAS4800掃描電子顯微鏡。
[0032] 磨削條件：室溫，本發(fā)明的高體積分?jǐn)?shù)鋁基碳化硅復(fù)合材料專用磨削液，體積分?jǐn)?shù) 為40%的鋁基碳化硅復(fù)合材料，鐵基金剛石砂輪。
[0033] 磨削參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速n = 2000r/min，磨削深度ap= 0· 2 μπι，工件移動速度V w= 3m/mim，試件經(jīng)過粗磨、半精磨、精磨、光磨后，對其表面加工質(zhì)量進(jìn)行檢測、分析。
[0034] (2)專用磨削液的配制
[0035] 按下列質(zhì)量分?jǐn)?shù)：2%的機油、0.6%的豬油、2. 5%的脂肪酸二乙醇酰胺、3%的環(huán) 烷酸鈉、1. 7%的鉬酸鈣、1 %的苯駢三氮唑、0. 85%的氯化脂肪酸、2%的乙丙醇、0. 8%的鄰 苯苯酷、0. 6 %的乳化硅油、0. 3 %的乙二胺四乙酸鈉、0. 6%的氯化鈉、84. 05%的蒸餾水配 制而成。
[0036] 專用磨削液的制備方法，具體步驟如下：
[0037] ②機油和豬油加熱至60°C融化、混合備用；
[0038] ②將苯駢三氮唑、氯化脂肪酸、乳化硅油加入部分蒸餾水中，加熱至50°C攪拌融 合，冷卻備用；
[0039] ③室溫下將脂肪酸二乙醇酰胺、環(huán)烷酸鈉、鉬酸鈣、乙