Heat Transfer Mechanism and Convective Heat Transfer Coefficient Model of Cryogenic Air Minimum Quantity Lubrication Grinding Titanium Alloy

Abstract

摘要： 钛合金磨削过程中工件表面热损伤已成为亟需解决的技术难题。微量润滑技术应用于钛合金磨削是实现可持续制造的发展方向，但存在热耗散和润滑减摩能力不足的技术缺陷。利用多能场辅助加工是解决以上技术难题的必然选择，低温冷风取代常温空气携带微量润滑剂，可显著提高磨削区液膜换热和润滑性能。但润滑剂物理特性演变规律及磨削区液膜换热机理等科学问题尚需揭示。基于此，研究了润滑剂低温物理特性演变规律，建立了冷风温度与润滑剂物理参数的量化映射关系。分析了低温冷风微量润滑砂轮工件界面流动液膜换热规律，建立了磨削区流动液膜换热量理论模型。进一步，建立了不同冷风条件下润滑剂对流换热系数模型。进行了流动液膜对流换热系数和低温冷风微量润滑磨削钛合金换热性能验证实验，结果显示，对流换热系数理论值与测量值吻合，冷风温度为-10 ℃时，误差为 8.5%；工件表面温度实验值和理论值变化趋势吻合，磨削深度为30 μm、冷风温度为-40 ℃时，误差为7.7%。研究结果为低温冷风微量润滑磨削钛合金提高工件表面完整性提供技术支持。

Topics & Concepts