1.本发明涉及一种高能电火花加工油包水纳米工作液。
背景技术：
2.工作液是电火花加工过程中的重要组成部分，对材料去除率、电极损耗率、工件表面加工质量等具有重要的影响。此外，随着现代社会的发展，对生产过程的安全性及环保性的要求日益增加，也对加工工作液的稳定性能、安全性能和环保性能有了更高的要求。
3.油类电火花加工工作液中最为常用的是煤油，煤油具有粘度低，介电强度高，排屑能力强，加工稳定等优点。但是，从安全的角度来看，煤油低闪点、易燃烧等特性限制了电火花加工过程中的最大输入能量，影响了生产效率的提高。另外，煤油在加工过程中容易受到温度的影响，释放出有害的毒素和气体，严重污染了工作环境，危害了工作人员的身体健康。
4.针对使用煤油进行电火花加工时存在火灾隐患、污染环境等缺点，许多研究人员研究了水基工作液。自来水和蒸馏水是放电加工中最常用的两种水基工作液，当采用负极性黄铜作为电极时，使用自来水进行电火花加工的放电加工效率高于煤油，但采用正极铜作为电极时，使用蒸馏水可以获得更高的去除率。虽然在某些情况下在水基工作液中的加工性能优于煤油，但是由于水的粘度低，对电流通道的限制作用较小，在大多数加工条件下，在煤油中的加工性能更优越。此外，水基工作液与煤油相比具有更高的导电性，会导致电极与工件之间发生强烈的电解反应，造成放电能量浪费和加工不稳定。同时，水基工作液也容易腐蚀机床和设备。在使用水基工作液时，与油基工作液一样，不能分解生成碳元素并附着在电极上，因此水基工作液中的电极损耗比较大，降低了加工精度。
5.为了减少在加工过程中对环境造成的危害，减少对工作人员的身体伤害，同时提高加工效率，研究人员开发出了合成型矿物油作为电火花加工工作液。合成型矿物油主要含有正链烷烃和异链烷烃，由于不添加酚类试剂，颜色呈半透明状，芳烃含量低，无异味。为了提高合成型工作液的放电加工效率，许多研究人员在合成型矿物油中加入了聚丁烯等高分子惰性聚合物。通过在高温放电流体中加入高沸点的惰性聚合物，可以提高高温流体的冷却效率，并可以破坏由于熔融金属的高温而使合成型矿物油蒸发而形成的蒸气膜，从而提高电火花加工的效率。但上述添加剂存在成本高，容易产生飞弧等不稳定放电现象，工艺不易控制等缺点。
6.高能电火花加工是一种利用高能量密度放电去除材料的高效加工方法，在加工过程中采用高速冲液的方式，具有综合成本低、去除率高等优点，近年来已广泛应用于碳化硅颗粒增强的高温合金、钛合金和铝基复合材料等航空零部件的加工领域。在高能电火花加工中，以煤油为代表的油类和合成型工作液存在安全隐患大、污染环境严重等缺点，而水类工作液存在加工效率低、电极损耗大、加工精度低等缺点，因此，研制新型安全环保的高能油包水型电火花加工工作液具有重要的意义和应用价值。
技术实现要素：
7.本发明的目的在于提出一种新型高能电火花加工油包水纳米工作液，能够较好地解决以煤油为代表的油类工作液和合成型工作液存在的闪点低、安全隐患大、环境污染严重等缺点，以及水基工作液电导率高、加工效率低、易腐蚀机床等问题。
8.本发明的原理是：先按比例要求将山梨坦单硬脂酸酯和山梨醇酐单棕榈酸酯混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，以形成复合乳化剂a；然后按比例要求将失水山梨糖醇脂肪酸酯和聚氧乙烯月桂醚混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，以形成复合乳化剂b；然后按比例要求把去离子水、白矿物油、复合乳化剂a和复合乳化剂b混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，以形成油包水型粗乳液；然后将油包水型粗乳液置于75～80℃的恒温水浴锅中以800～900r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟，直至其完全乳化；最后将混合液置于水浴锅中自然冷却，即可得到所要配制的高能电火花加工油包水纳米乳液。
9.本发明的高能电火花加工油包水纳米工作液具有闪点高、电导率低、使用安全、加工效率高、加工表面质量好、绿色环保等优点。
具体实施方式
10.第一步按质量比58：42将山梨坦单硬脂酸酯和山梨醇酐单棕榈酸酯混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，以形成复合乳化剂a；第二步按质量比159：41将失水山梨糖醇脂肪酸酯和聚氧乙烯月桂醚混合，在室温下以800～900r/min搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，形成复合乳化剂b；第三步按质量比(1～4)：(5～8)：(0.50～0.70)：(0.50～1.30)将去离子水、白矿物油、复合乳化剂a、复合乳化剂b混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，以形成油包水型粗乳液；第四步将油包水型粗乳液置于75～80℃的恒温水浴锅中，并以800～900r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟，直至其完全乳化；最后将混合液置于水浴锅中自然冷却，即可得到所要配制的高能电火花加工油包水纳米工作液。
技术特征：
1.一种高能电火花加工油包水纳米工作液，其特征在于：该工作液由白矿物油、去离子水、山梨坦单硬脂酸酯、山梨醇酐单棕榈酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和聚氧乙烯月桂醚组成。配制该工作液时，先按质量比58：42将山梨坦单硬脂酸酯和山梨醇酐单棕榈酸酯混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，以形成复合乳化剂a；然后按质量比159：41将失水山梨糖醇脂肪酸酯和聚氧乙烯月桂醚混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，形成复合乳化剂b；然后按质量比(1～4)：(5～8)：(0.50～0.70)：(0.50～1.30)将去离子水、白矿物油、复合乳化剂a、复合乳化剂b混合，在室温下以800～900r/min的搅拌速度搅拌10～20分钟，直至其混合均匀，以形成油包水型粗乳液；然后将油包水型粗乳液置于75～80℃的恒温水浴锅中，并以800～900r/min的搅拌速度搅拌20～30分钟，直至其完全乳化；最后将混合液置于水浴锅中自然冷却，即可得到所要配制的高能电火花加工油包水纳米工作液。
技术总结
本发明涉及一种高能电火花加工油包水纳米工作液，该工作液由白矿物油、去离子水、山梨坦单硬脂酸酯、山梨醇酐单棕榈酸酯、失水山梨糖醇脂肪酸酯和聚氧乙烯月桂醚组成。配制时，首先按要求将山梨坦单硬脂酸酯和山梨醇酐单棕榈酸酯混合，在室温下搅拌均匀；然后按要求将失水山梨糖醇脂肪酸酯和聚氧乙烯月桂醚混合，在室温下搅拌均匀；然后按要求把去离子水、白矿物油、复合乳化剂A和复合乳化剂B混合，在室温下搅拌均匀；然后将油包水型粗乳液置于恒温水浴锅中搅拌至其完全乳化；最后将混合液置于水浴锅中冷却。本发明的高能电火花加工油包水纳米工作液具有闪点高、电导率低、使用安全、加工效率高、加工表面质量好、绿色环保等优点。绿色环保等优点。
技术研发人员：纪仁杰 赵清扬 武鑫磊 刘永红 赵莅龙 王保坤 金辉 王立鑫 吴鹿俊 蔡宝平
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：2022.01.04
技术公布日：2022/5/25