一、所属领域
磨削与精密加工、智能农机装备
二、技术或产品名称
多能场驱动的荷电雾滴群参数化可控输运关键技术与应用
三、技术水平
国内先进
四、技术简介
针对多能场驱动的荷电雾滴群参数化可控输运关键技术，项目团队揭示了刀具/工件楔形约束空间气流速度场、压力场随工艺参数的变化规律，提出了约束边界几何条件下的射流参数与喷嘴位姿优选方案；在刀具/工件高的相对运动速度边界条件下，建立微液滴冲击工件表面的能量方程和运动学方程，得到了微液滴微观形态与雾滴谱概率密度分布规律。针对准干式微量润滑微液滴飘散飞逸输运不可控的技术难题，发明了多能场驱动的荷电雾滴群可控输运新方法，揭示了纳米流体润滑剂在气流场/电场耦合作用下的荷电雾化机理；研究了荷电微液滴电磁场牵引作用下的运动学规律与热物理特性变化机制；实现了射流的运动轨迹、雾滴粒径及其分布、雾滴与工件界面接触状态的参数化可控输运。
五、创新点及性能指标
在国际上首次发明了荷电雾滴群多能场驱动的微量润滑剂高效输运新方法与系列智能装备，实现了射流运动轨迹、雾滴粒径及其分布、雾滴与工件界面接触状态的参数化可控输运。揭示了高温高压高速刀具/工件界面微液滴输运渗透机理及热力学作用规律，构建了切削区动态温度场和能量分配比率数学模型，在国内首次发明了纳米流体热物理特性参数、磨削G比率、射流雾滴粒径和磨削液“有效流量率”的精确检测测量方法，研发了纳米流体热物性参数与切削性能表征参数的系列测试系统，填补了零件准干式制造过程特征参数检测的技术空白。针对微量润滑换热能力不足的技术瓶颈，率先在理论上揭示了高压高速射流条件下，固体纳米粒子导热系数与纳米射流换热能力的本质规律、纳米粒子与携带流体介质微/纳界面热交换特性及其影响规律。构建了应用在9 个行业的14种准干式制造工艺体系，能够解决航空航天、轨道交通、模具和汽车等领域难加工材料的准干式高效加工难题。
磨削镍基合金实验表明：与10~50L/h切削液用量的浇注式相比，节省切削液用量90%以上，节省使用成本75%以上；提高工作效率30%以上，G比率提高至29.15，磨削比能降低至73.47J/m3；由纳米粒子磨削液传出的热分配比例增加14-28%；刀具/工件界面摩擦系数降低至0.3，刀具寿命延长3倍以上；Ra值达到0.274μm，实现了高表面质量零件绿色制造。
六、知识产权情况
多能场驱动的荷电雾滴群参数化可控输运关键技术与应用：
国际发专利（6项）：
1 Controllable nanoparticle jet flow transportation type minimal quantity lubrication grinding equipment under magnetically enhanced electric field AU 2013401144
2 Minimal quantity lubrication grinding device integrating nanofluid electrostatic atomization with electrostatic heat pipe US 9925638B2
3 Nano fluid electrostatic atomization controllable jet minimal quantity Lubrication grinding system US 9511478B2
4 자성 나노 입자 제트류와 자기력 워크벤치 커플링을 이용한 오일 필름 형성 공정과 장치 KR 10-1730378
5 연삭 온도 온라인 검출 및 나노유체 상변화 열전달식 연삭장치 KR 10-1802486
6 Supersonic nozzle vortex tube refrigeration and nano-fluid minimal quantity lubrication coupling supply system SR11201801163R
中国发明专利（42项）：
1 一种凸轮滚子式超声波振动纳米流体混合装置 ZL 201310117588.4
2 固体颗粒磨削液复合加工工艺与装置 ZL 201210208584.2
3 纳米粒子射流微量润滑磨削三相流供给系统 ZL 201110221543.2
4 纳米流体导热系数及对流换热系数测量装置 ZL 201110221334.8
5 磨削液有效流量率及动压力的测量装置及方法 ZL 201210084224.6
6 纳米粒子射流微量润滑磨削雾滴粒径的测量方法与装置 ZL 201310430277.3
7 纳米粒子射流条件下工件表面微凸体油膜形成工艺与装置 ZL 201310084438.8
8 纳米磨削工艺及纳米磨削液 ZL 201010004222.2
9 一种纳米流体磨削工艺 ZL 200910207606.1
10 一种纳米粒子高速铣削镍基合金工艺及纳米切削液 ZL 201010162257.9
11 利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损的方法和装置 ZL 201110294068.1
12 磁性纳米粒子射流与磁力工作台耦合油膜形成工艺与装置 ZL 201310113419.3
13 砂轮气流场辅助注入磨削液的方法和装置 ZL 201110321143.9
14 纳米流体静电雾化可控射流微量润滑磨削系统 ZL 201310042095.9
15 纳米流体静电雾化与电卡热管集成的微量润滑磨削装置 ZL 201510312119.7
16 多角度二维超声波振动辅助纳米流体微量润滑磨削装置 ZL 201610824325.0
17 纳米流体微量润滑静电雾化可控射流车削系统 ZL 201410445271.8
18 纳米流体微量润滑静电雾化可控射流内冷工艺用系统 ZL 201410445730.2
19 磁增强电场下纳米粒子射流可控输运微量润滑磨削装备 ZL 201310634991.4
20 电卡内冷却砂轮与静电技术耦合的微量润滑磨削设备 ZL 201610049625.6
21 脆硬材料磨削机床 ZL 201010199859.1
22 轴承滚道可控磨削设备及磨削工艺 ZL 201010239254.0
23 一种砂轮磨损及G比率的测量装置与方法 ZL 201510287865.5
24 高速铣削微量润滑供液喷嘴结构、分离与回收机构及系统 ZL 201611109567.8
25 一种静电雾化内冷磨头 ZL 201510604803.2
26 一种声发射和测力仪集成的砂轮堵塞检测清洗装置及方法 ZL 201510603700.4
27 膨胀机驱动制冷低温冷却纳米粒子射流微量润滑供给系统 ZL 201611255702.X
28 超音速喷嘴涡流管制冷与纳米流体微量润滑耦合供给系统 ZL 201710005238.7
29 砂轮数控制造装置 ZL 200710193878.1
30 纳米氧化锆陶瓷材料微切工艺及设备 ZL 200910263807.3
31 纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测方法和装置 ZL 201210490401.0
32 采用钎焊PCBN超硬材料钻头的轴向力可控的外科骨钻 ZL201310010852.4
33 采用磨粒钻头的轴向力可控的外科骨钻 ZL201310011010.0
34 采用钎焊麻花钻钻头的轴向力可控的外科骨钻 ZL201310011247.9
35 采用阶梯钻头的轴向力可控的外科骨钻 ZL201310014256.3
36 外科手术颅骨磨削温度在线检测及可控手持式磨削装置 ZL201310030327.9
37 医用外科手术六自由度自动调节机械臂磨削夹持装置 ZL201310277636.6
38 多自由度颅骨外科手术磨削实验平台 ZL201410510448.8
39 一种磨削温度在线检测及纳米流体相变换热式磨削装置 ZL201510218166.5
40 一种冷却与静电雾化成膜的骨外科手术磨削实验装置 ZL201510604889.9
41 低温冷却与纳米粒子射流微量润滑耦合磨削介质供给系统 ZL 201310180218.5
42 纳米粒子射流微量润滑磨削润滑剂供给系统 ZL 201210153801.2
七、合作方式
技术转让或技术入股
八、投资概算及经济效益分析
本项目采用的切削液用量为传统切削液的5%~10%左右，按10%估算，项目技术应用于制造业，每年我国可节省切削液103万吨（节省购买成本323~6482亿元，处理成本10.2~13.6亿元）。成果的应用，打破了制造业对润滑液的过分依赖、显著降低了润滑剂用量和使用成本。
九、负责人
李长河
十、技术或产品的关键词
静电雾化、微量润滑、精密加工、核桃破壳取仁、智能农机
十一、技术或产品介绍图片
图1 精密润滑泵
