Đặc điểm của chất lỏng cắt nano dựa trên nhũ tương

Chất lỏng cắt dựa trên nhũ tương là sự pha trộn giữa nước và dầu cắt, cung cấp khả năng làm mát và bôi trơn tuyệt vời. Khi các hạt nano—như nano-graphite, axit boric nano, hoặc disulfide molybdenum nano—được thêm vào dung dịch cắt nhũ tương, khả năng dẫn nhiệt và khả năng chống ma sát của chúng được cải thiện đáng kể. Các tính chất độc đáo của các hạt nano, bao gồm diện tích bề mặt cao và độ ổn định vật lý cũng như hóa học xuất sắc, cải thiện hiệu suất làm mát, hiệu suất bôi trơn và khả năng chống oxy hóa.

Sản xuất chất lỏng cắt nano là một quá trình đầy thách thức, vì các hạt nano phải được phân tán đồng đều trong chất lỏng nền và duy trì sự lơ lửng ổn định. Nghiên cứu đã thành công trong việc pha chế các chất lỏng cắt nano ổn định bằng cách kết hợp các hạt nano với tỷ lệ trọng lượng 0,3%, đạt được kết quả hứa hẹn trong các hoạt động tiện.

Ứng dụng của chất lỏng cắt nano dựa trên nhũ tương trong gia công kim loại

Kiểm soát nhiệt độ cắt là rất quan trọng cho tuổi thọ của dụng cụ và chất lượng sản phẩm trong gia công kim loại. Trong cắt khô truyền thống, không khí được sử dụng làm chất làm mát, nhưng độ dẫn nhiệt thấp của nó khiến nó không đủ để giảm nhiệt độ cao phát sinh trong các vùng cắt. Điều này có thể dẫn đến mài mòn dụng cụ quá mức, nứt vi mô và độ nhám bề mặt kém. Trong khi cắt ướt cung cấp khả năng làm mát tốt hơn, nó yêu cầu một lượng lớn chất lỏng cắt, gây ra những thách thức về môi trường và chi phí.

Dầu cắt nano nhũ tương, đặc biệt khi được sử dụng trong hệ thống Bôi trơn Tối thiểu (MQL), mang đến một giải pháp cách mạng. MQL chỉ sử dụng một phần—khoảng một phần ba đến một phần tư—khối lượng chất lỏng cắt so với gia công ướt thông thường. Điều này giảm đáng kể chi phí và tối thiểu hóa tác động môi trường của việc xử lý chất thải. Dung dịch cắt nano nhũ tương tạo thành một lớp màng bôi trơn bảo vệ tại giao diện công cụ-bề mặt gia công, hiệu quả giảm lực cắt và nhiệt độ trong khi cải thiện hiệu suất gia công và độ hoàn thiện bề mặt.

Kết quả thí nghiệm và phân tích lợi thế

Các nghiên cứu cho thấy rằng chất lỏng cắt nano nhũ tương vượt trội hơn so với cắt khô và các chất lỏng nhũ tương truyền thống ở một số lĩnh vực chính: Độ dẫn nhiệt cao của các hạt nano nhanh chóng tản nhiệt từ vùng cắt, hiệu quả giảm nhiệt độ giao diện giữa dụng cụ và chi tiết gia công. Giảm mòn công cụ: Các hạt nano tạo thành một lớp bảo vệ vi mô trong quá trình gia công, giảm thiểu ma sát và mài mòn, và kéo dài tuổi thọ của dụng cụ. Cải thiện độ nhám bề mặt: Dung dịch cắt nano ổn định quá trình gia công và giảm rung, dẫn đến bề mặt hoàn thiện vượt trội. Giảm Lực Cắt: Tính năng bôi trơn được cải thiện giúp quá trình cắt diễn ra mượt mà hơn và giảm tiêu thụ năng lượng.

Ngoài việc nâng cao hiệu suất gia công, chất lỏng cắt nano nhũ tương mang lại những lợi ích đáng kể về môi trường và kinh tế. Chất lỏng cắt truyền thống dễ bị ô nhiễm vi sinh vật, điều này làm tăng chi phí bảo trì và gây ra rủi ro sức khỏe cho người vận hành. Việc ứng dụng chất lỏng cắt nano nhũ tương trong các hệ thống MQL giảm đáng kể mức tiêu thụ chất lỏng và khí thải, phù hợp với các quy định về môi trường hiện tại và các mục tiêu bền vững.

Việc giới thiệu các chất lỏng cắt nano dựa trên nhũ tương đã mở ra những khả năng mới cho ngành gia công kim loại. Hiệu suất vượt trội của chúng trong việc giảm nhiệt độ cắt, giảm thiểu mài mòn công cụ, cải thiện chất lượng bề mặt chi tiết gia công và giảm thiểu tác động đến môi trường hỗ trợ một chiến lược đôi bên cùng có lợi để đạt được gia công hiệu quả cao và bền vững. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, các chất lỏng cắt nano dự kiến sẽ thể hiện giá trị lớn hơn trong nhiều lĩnh vực khác nhau.