Metalworking Fluids, Second Edition (Manufacturing Engineering and Materials Processing) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:2006-03-14

价格:USD 162.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781574446890

丛书系列:

图书标签:

• Metalworking Fluids
• Cutting Fluids
• Lubrication
• Tribology
• Manufacturing
• Materials Processing
• Industrial Engineering
• Coolants
• Metal Cutting
• Machining

现代机械加工中的切削液与润滑剂：原理、应用与挑战 内容提要： 本书深入探讨了现代机械加工过程中至关重要的因素——切削液和润滑剂的科学与工程应用。本书旨在为机械工程师、材料科学家以及从事金属加工行业的专业人士提供一个全面、深入且实用的技术参考。内容涵盖了切削液的物理化学基础、流变学特性、对加工性能和工具寿命的影响，以及针对不同加工类型（如车削、铣削、钻削、磨削）的最佳实践。此外，本书还重点关注了可持续性、环境健康与安全（EHS）法规的遵循，以及先进的过滤、回收和监测技术。 --- 第一章：机械加工过程中的流体动力学与热力学基础 本章首先确立了切削液和润滑剂在金属加工中的核心作用。我们将详细分析切削过程中产生的复杂载荷、摩擦和热量，并阐述流体如何通过润滑、冷却和排屑来控制这些因素。 1.1 摩擦学基础：界面接触与润滑机制 边界润滑、混合润滑与流体润滑区： 详细分析在不同载荷和速度条件下，流体膜的形成与破裂机制。探讨表面粗糙度、接触应力和材料剪切速率对润滑性能的综合影响。 极压添加剂的作用机理： 深入研究硫、磷、氯等元素在高温高压下与金属表面的化学反应，形成保护性低剪切强度膜（如金属硫化物或磷酸盐层）的过程。 摩擦系数的实时测量与建模： 介绍先进的在役测试方法，用于评估不同润滑体系在实际切削条件下的性能衰减。 1.2 热管理与冷却效率 热量生成与耗散： 建立切削区热源模型，包括塑性变形热和摩擦热。分析流体导热系数、比热容和流速对加工区温度场的精确控制能力。 流体动力学与传热： 探讨流体在刀具前刀面和后刀面之间的流动模式（层流与湍流），以及如何通过优化喷射角度和压力来最大化热量移除效率。 第二章：切削液的组分、配方设计与性能表征 本章聚焦于切削液（包括水基和油基体系）的化学构成，以及如何根据特定的材料和工艺需求进行配方设计。 2.1 水基切削液的复杂体系 基础油与乳化剂： 剖析矿物油、合成酯类（如植物油衍生物）作为基础油的选择标准。详述阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在稳定乳液中的关键作用及其对润滑性能的相互影响。 腐蚀抑制剂与缓冲剂： 介绍羧酸盐、硼酸盐等在维持pH值稳定和保护黑色金属与有色金属（如铝合金、铜合金）方面的机制。讨论胺类化合物在酸性环境中的防护作用。 生物稳定性的挑战： 深入探讨微生物（细菌、真菌）对水基液体的降解、腐败、产生异味和pH值下降的问题。介绍甲醛释放体、异噻唑啉酮类等生物杀灭剂的有效性、局限性与毒性权衡。 2.2 全油切削液与合成润滑剂 高粘度油的选择： 针对重载和慢速加工（如拉削、攻丝）对高粘度基础油的需求，分析其极压性能与粘温特性（粘度指数）。 合成润滑剂的优势： 讨论聚醚、聚酯等合成基础油在极端温度下的热稳定性和氧化稳定性，以及它们在真空或高洁净度加工环境中的应用。 2.3 润滑剂的流变学特性 剪切变稀与粘度指数的测量： 使用旋转粘度计和毛细管粘度计对流体进行表征。分析流体在高速剪切（如微米级润滑间隙）下的粘度变化对润滑性能的影响。 第三章：特定加工工艺的流体选择与优化 切削液的性能必须与具体的机械操作相匹配。本章将提供基于工艺的实用指南。 3.1 高速加工（HSM）与高压冷却（HPC） HPC系统的流体要求： 探讨高压射流（30-150 bar）对切削液乳液稳定性和过滤性的严格要求。分析高压射流如何实现“内部冷却”效应，即直接冷却刀具核心区域。 微量润滑（MQL）技术： 详细阐述MQL系统如何通过精确控制润滑剂雾化和气流混合，在实现有效润滑的同时大幅减少流体消耗，特别是在铝合金和复合材料加工中的应用案例。 3.2 磨削与珩磨工艺 磨削液的特殊需求： 分析磨削过程中产生的细小磨屑对流体的污染问题。讨论低表面张力液体在改善冷却和润滑，以及有效排屑方面的作用。 磨粒与液体的相互作用： 探究磨粒对切削液中添加剂的吸附效应，以及如何选择不含活性硫或氯的流体以避免对砂轮（如陶瓷结合剂）产生化学钝化。 3.3 难加工材料（如高温合金与钛合金） 化学反应性控制： 针对镍基和钴基高温合金的加工，分析流体中活性化学物质（如极压添加剂）可能导致材料表面脆化（渗碳或渗氮）的风险，并推荐惰性或低反应性润滑体系。 第四章：可持续性、健康与安全管理 随着环境法规日益严格，切削液的管理已成为运营成本和合规性的重要组成部分。 4.1 职业健康风险评估 气溶胶生成与呼吸系统暴露： 量化不同加工速度和流体雾化率产生的可吸入颗粒物浓度。介绍职业暴露限值（OEL）和监测技术，如在线颗粒计数器。 皮肤接触与致敏性： 评估不同添加剂（特别是某些生物杀灭剂和乳化剂）对操作人员皮肤的刺激性和致敏性风险，并推荐低致敏性替代品。 4.2 环境合规性与废液处理 法规遵从性： 概述REACH、TSCA等全球主要化学品管理法规对切削液成分的限制要求。 回收与再利用技术： 详细介绍高效的废液处理流程，包括离心分离（去除大颗粒磨屑）、膜过滤技术（超滤/纳滤用于去除油污和溶解性污染物）、以及臭氧氧化和巴氏消毒法在恢复生物稳定性方面的应用。讨论流体“寿命延长”的技术经济性分析。 4.3 替代流体与绿色化学 生物基与可降解流体： 评估合成酯和植物油（如大豆油、菜籽油酯）作为基础油的性能和生物降解潜力，并分析其在润滑性能上与传统矿物油的差距。 干式加工与固态润滑： 探讨在极端环保要求下，采用PVD/CVD涂层刀具进行干式加工，或使用固体润滑剂（如二硫化钼、石墨烯添加剂）的可行性。 第五章：在线监测、故障诊断与控制系统 确保加工稳定性的关键在于实时了解流体的状态。 5.1 流体健康参数的实时测量 关键指标的在线传感器： 介绍用于连续监测pH值、电导率（反映盐度/添加剂浓度）、泡沫倾向和污染物含量的传感器技术。 浓度与乳液稳定性监测： 使用折光率或密度测量法来精确控制水基液的浓度。讨论如何通过监测乳液破裂点来预警流体失效。 5.2 故障诊断与预防性维护 生物污染的早期预警： 结合ATP（三磷酸腺苷）快速检测和pH值漂移分析，建立微生物超标的诊断模型。 添加剂耗尽的追踪： 分析关键腐蚀抑制剂和极压添加剂的消耗速率，指导精确的补充策略，避免过度添加或欠缺维护导致的设备和工件损坏。 --- 本书特色： 本书不仅仅停留在理论介绍，而是通过大量的工程实例和图表，展示了如何将流体力学、化学和热力学原理应用于实际的制造环境中，以解决从刀具磨损到操作人员健康等一系列实际问题。重点突出了成本效益分析、环保法规的集成以及未来智能制造中流体健康管理的发展方向。

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