纳米粒子射流喷雾冷却条件下高温镍基合金磨削温度场理论与实验研究

摘要

本论文针对镍基合金 GH4169加工材料，综合4种冷却润滑方式进行了冷却润滑性能的研究，从而揭示出适用于该材料的最佳冷却润滑技术是纳米粒子射流微量润滑方式；并重点对纳米粒子射流喷雾冷却条件下高温镍基合金磨削温度场的理论与实验进行深一步的研究。
　　本文根据磨削机理，分析了热传递机理以及磨削过程；建立了相应的磨削温度场热源模型以及磨削热传递模型，分析了磨削界面的热量分配以及对流换热；同时运用有限差分法，通过建立仿真，分析了磨削热传递到加工工件后的温度变化规律；制定了实验方案，通过实验结果分析与仿真结果，确定了冷却润滑能力较好的冷却润滑方式；运用信噪比分析法和方差分析法对纳米流体MQL平面磨削进行重点研究，从而选择最优磨削参数的组合。
　　本论文进行的研究具体工作如下：
　　（1）针对镍基合金GH4169等难加工材料应用越来越广泛，且其磨削界面产生大量磨削热的问题，简述了镍基合金的磨削特性，分析了几种常用的冷却润滑技术，总结了关于 Nano-MQL、镍基合金和磨削温度场的国内外研究现状，为强化磨削换热能力，提出本课题研究。
　　（2）在磨削理论的基础上，通过表征磨削接触弧长、磨削力以及能量比例系数等主要磨削参数分析了磨削热的产生及传递方式，建立了磨削温度场的热源模型并对其进行理论研究；通过三种边界条件，分析了磨削界面的热量分配与对流换热。
　　（3）在传热学的基础上，建立磨削热传导模型，运用有限差分法完成对平面磨削镍基合金温度场的建模仿真，分析了不同冷却润滑方式及磨削参数对磨削温度场的影响规律。
　　（4）在四种不同的冷却润滑方式下，进行平面磨削镍基合金GH4169实验研究，测量磨削力、磨削温度以及粗糙度并进行分析，从而选择最佳的冷却润滑方式；将实验结果和仿真结果对比，验证仿真模型的可靠性。
　　（5）运用信噪比分析法和方差分析法对纳米流体 MQL平面磨削进行重点研究，对磨削参数进行信噪比和方差的分析与计算，从而得到最优磨削参数组合。对表面轮廓的功率谱密度分析，评定各种因素对加工表面质量的影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2镍基合金的磨削特性

1.3国内外研究现状

1.4课题来源

1.5课题研究的主要内容

1.6课题研究的意义

1.7本章小结

第2章 磨削温度场理论分析

2.1磨削温度场基本参数

2.2移动热源模型

2.3 磨削边界条件

2.4 本章小结

第3章 平面磨削镍基合金温度场理论模型与数值仿真

3.1工件内部热传导模型

3.2平面磨削温度场仿真结果分析

3.3 本章小结

第4章 平面磨削镍基合金实验研究

4.1实验设备与材料

4.2实验方案

4.3实验测量

4.4 实验结果

4.5 本章小结

第5章 纳米流体MQL平面磨削参数分析与优化

5.1 磨削参数的分析及相关信噪比计算

5.2 磨削参数的方差分析及相关计算

5.3 表面轮廓的功率谱密度分析及相关计算

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢