液氮罐在切削加工中的冷凍技術(shù)

利用液氮進(jìn)行低溫切削加工，就是利用液氮使工具或切削區處于低溫冷卻狀態(tài)進(jìn)行切削加工。使用液氮作為切削液，應用后直接揮發(fā)成氣體返回到大氣中，沒(méi)有任何污染物。液氮冷凍有直接和間接兩種應用方法。液氮罐
直接應用法：
即將液氮作為切削液直接噴射到切削區。一般來(lái)說(shuō)，由于刀具磨損嚴重，金剛石刀具不能用來(lái)加工黑色金屬。而美國一學(xué)者采用液氮冷凍系統對不銹鋼用金剛石刀具進(jìn)行車(chē)削加工，由于低溫抑制了碳原子的擴散和石墨化，大大減少了刀具磨損，并取得了*的加工質(zhì)量。
磨削加工時(shí)會(huì )因磨削區高溫常常對工件表面造成熱損傷，如燒傷、微裂紋等，為有效解決這些問(wèn)題，有科研單位用液氮冷凍磨削五種常用鋼材，結果表明：正確合理地使用液氮冷凍，可有效控制磨削區溫度，使磨削溫度保持在材料發(fā)生相變溫度之下而不發(fā)生磨削燒傷;并且在材料塑性增大和較大進(jìn)給量情況下，這種效果更加顯著(zhù)。對于非金屬材料和復合材料的液氮冷凍切削加工,國外也開(kāi)展了廣泛研究。如FRP是一種高強度/重量比、耐疲勞的復合材料，用傳統切削方法加工非常困難，因而限制了這種材料的使用。新西蘭學(xué)者對其進(jìn)行超低溫冷卻加工，使用液氮不間斷冷卻(0.4-0.5 L/min)，極大地改善了這種材料的切削加工性，不但獲得了滿(mǎn)意的加工表面質(zhì)量，還在很大程度上延長(cháng)了刀具壽命。采用低溫切削熱固性塑料、合成樹(shù)脂、石墨、橡膠和玻璃纖維等材料時(shí)也均顯示出良好的切削性能。
間接應用法：
主要是刀具冷卻法，即在加工中不斷地冷卻刀具，使切削熱快速從刀具上、特別是刀尖處被帶走，刀尖始終保持在低溫狀態(tài)下工作。美國林肯大學(xué)的學(xué)者利用一種配備新型冷卻系統的PCBN刀具進(jìn)行了試驗研究。這種刀具是在車(chē)刀上部的方盒內儲存液氮，由進(jìn)口輸人，從出口流出。試驗表明，使用液氮冷凍時(shí)，車(chē)刀壽命延長(cháng)to倍，磨損降低1/4，并可獲得較低的表面粗糙度。
還有一種特殊的間接利用方法為噴氣冷卻。日本一些學(xué)者研制出噴氣冷卻系統。該系統使用的冷卻氣體是由液氮在熱交換器中冷卻過(guò)的，其溫度低于—50℃冷卻氣體直接噴射于磨削點(diǎn)。實(shí)驗發(fā)現，磨削后工件材料的殘余壓應力比使用磨削液磨削時(shí)要大，殘余壓應力的分布區域也變寬了。液氮罐