Magnetische smeermiddelen, zoals Ni0.5Zn0.5Fe2O4, vertonen een merkbare verandering in viscositeit bij temperatuurschommelingen, waaronder bevriezing. Yao et al. [57] ontdekten dat in afwezigheid van een magnetisch veld de viscositeit van bevroren magnetische smeermiddelen lager was dan in hun toestand vóór de bevriezing, en deze afname was onomkeerbaar. Dit suggereert dat de viscositeit van magnetische smeermiddelen niet alleen afhankelijk is van de temperatuur, maar ook van de fysische veranderingen die optreden wanneer de substantie overgaat in een bevroren toestand. De invloed van micellen op het coating-systeem van magnetische deeltjes leidde tot de vorming van een circulaire structuur bij kamertemperatuur. Echter, bij bevriezing nam het volume van het magnetische veld toe, en na het ontdooien versnelde de thermische beweging van de moleculen binnen het magnetische smeermiddel, wat de circulaire structuur verstoorde. Dit leidde tot een toename in viscositeit, maar de vernietiging van de ringstructuur verzwakte de viscositeit door de invloed van het micellesysteem, wat resulteerde in een afname van de viscositeit bij dezelfde temperatuur.

Het gebruik van dispersiemiddelen heeft ook een significant effect op de viscositeit van magnetische smeermiddelen. Zhu [59] onderzocht het effect van dispersiemiddelen en de deeltjesgrootte van magnetische deeltjes. Het bleek dat de viscositeit lager was (29,7 mPa·s) wanneer OA werd gebruikt als dispersiemiddel, terwijl bij APEO-7 als dispersiemiddel de viscositeit steeg tot 33,9 mPa·s onder dezelfde omstandigheden. De aanwezigheid van een dubbele koolstofbinding in de moleculen van OA verhoogde de sterische hindering, verminderde de intermoleculaire krachten, en verlaagde de interne wrijvingskracht van het magnetische smeermiddel, wat resulteerde in een relatief lage roterende viscositeit. De viscositeit was positief gecorreleerd met de grootte van de magnetische deeltjes. Grotere deeltjesmaten verhoogden de massa en de verhouding van het eenheidsmagnetische deeltjesysteem na coating met dispersiemiddelen en andere additieven, waardoor de krachten tussen magnetische deeltjesystemen werden versterkt en het viscositeitseffect van het magnetische smeermiddel werd bevorderd.

Magnetische smeermiddelen vertonen eigenschappen van colloïdale mengsels en vallen onder de principes van vloeistofdynamica. Zhao [58] beschreef de drie conserveringswetten van de vloeistofdynamica, namelijk de massa-, momentum- en energieconservering, in haar onderzoek. Net als bij andere studies [10, 132, 133, 138, 142, 143], werd magnetohydrodynamica onderzocht, wat een cruciale rol speelt in de dynamica van magnetische smeermiddelen. De wet van massa-conservatie, ook wel de continuïteitsvergelijking genoemd, is de wiskundige uitdrukking van de massa-conservatie in vloeistofdynamica. Deze wet bepaalt dat het verschil tussen de massa die uit een vast volume per tijdseenheid stroomt en de massa die in hetzelfde volume binnenkomt nul moet zijn.

De momentumvergelijking van vloeistoffen, ook bekend als de Navier-Stokes-vergelijking, is essentieel voor het beschrijven van de beweging van vloeistoffen. De momentumvergelijking voor magnetische smeermiddelen werd afgeleid met behulp van de methode van het controlevolume en de Euler-methode. Volgens de tweede wet van Newton, wordt de verandering in de snelheid van een vloeistof gemodelleerd als een resultaat van externe krachten, zowel oppervlakkige als lichaamskrachten, die de beweging van het magnetische smeermiddel beïnvloeden. Het energieveranderingsmodel volgt de eerste wet van de thermodynamica, waarbij de totale energie van het magnetische smeermiddel de thermische, magnetische en kinetische energie omvat.

Tribologische eigenschappen van magnetische smeermiddelen zijn van cruciaal belang voor het ontwerp van smeermiddelen en het verbeteren van hun prestaties in veeleisende toepassingen. Het begrijpen van de interacties tussen deze eigenschappen is essentieel voor de vooruitgang van magnetische smeermiddeltechnologie. Verschillende factoren hebben invloed op deze eigenschappen. Zo wordt in het onderzoek van Lv et al. [144] het effect van verschillende magnetische inductie-intensiteiten op de oppervlaktespanning van Fe3O4-nanovloeistoffen beschreven, waarbij werd aangetoond dat de oppervlaktespanning langzaam toeneemt met de intensiteit van het magnetische veld. Dit effect is echter minder significant in vergelijking met andere eigenschappen zoals dynamische viscositeit.

De tribologische prestaties zonder een magnetisch veld zijn uitgebreid bestudeerd, vooral in termen van wrijvingscoëfficiënt, statische wrijving, en slijtageprestaties. De invloed van de massa-fractie van de deeltjes wordt goed geïllustreerd in figuur 5.11a, waar het wrijvingscoëfficiënt daalt naarmate de inhoud van magnetische deeltjes toeneemt. Dit kan worden toegeschreven aan de bolvormige deeltjes, die de relatieve schuifbeweging tussen de wrijvingsoppervlakken vergemakkelijken en omzetten in rolbeweging op microniveau. Dit resulteert in een verminderde wrijving en wordt versterkt door de vorming van een fysisch adsorptiefilm. Dit fenomeen werd ook waargenomen door Shi et al. [147] in hun onderzoek naar ferrofluïden op basis van ionische vloeistoffen.

Het is belangrijk te begrijpen dat het effect van magnetische deeltjes niet alleen afhankelijk is van de concentratie, maar ook van de grootte van de deeltjes en de aard van het dispersiemiddel. Kleinere deeltjes kunnen bijvoorbeeld een grotere contactoppervlakte bieden, wat de viscositeit en de smeereigenschappen beïnvloedt. Het ontwerp van magnetische smeermiddelen vereist dan ook een zorgvuldige afstemming van deze parameters om de gewenste tribologische eigenschappen te behalen, die essentieel zijn voor toepassingen in de industrie, waar efficiëntie en duurzaamheid van groot belang zijn.

Hoe Elektrostatische Verstuiving de Kwaliteit van de Werkplek en de Efficiëntie van Machinaal Bewerken Beïnvloedt

De issue van olienevelverspreiding bij conventionele luchtgeassisteerde minimum hoeveelheid smering (MQL) is uitgebreid gedocumenteerd door verschillende wetenschappers. Liu voerde een analyse uit van de generatie en de neerslagkenmerken van snijolie mist in de lucht en onderzocht de luchtkwaliteit van de snijomstandigheden. Tijdens normale cryogene minimum hoeveelheid smering (CMQL) steeg de concentratie van olienevel (OMC) naarmate de hoeveelheid smeermiddel en de luchtdruk toenamen. Tegelijkertijd stegen de waarden van PM2,5 en PM10. Tang voerde een analyse uit van de luchtkwaliteit tijdens het frezen van moeilijk te bewerken materialen en toonde aan dat de concentratie van de olienevel (OMC) beïnvloed wordt door de snelheid van het frezen, en dat dit effect meer uitgesproken is bij lage temperaturen. Tian onderzocht de CMQL snijomstandigheden en toonde aan dat het gebruik van smeermiddelen met een laag stortpunt, gecombineerd met een hoge hoeveelheid smeermiddel en luchtdruk, resulteerde in een aanzienlijke toename van de olienevelconcentratie (OMC) binnen het bewerkingsgebied, samen met diverse stijgingen van de specifieke massa van de fijne olieneveldeeltjes, wat het risico van gevaren gerelateerd aan olienevel in de omgeving vergrootte.

De prestatiewaarde van de neerslag dient als een cruciale index voor het beoordelen van de adsorptie- en neerslagcapaciteiten van vernevelde druppels binnen de doelgebieden. Het vormt een onmiskenbare parameter die de concentratie van olienevel beïnvloedt. Wan meet de hoeveelheid neerslag van geladen en niet-geladen verneveling met behulp van een EMQL-apparaat onder verschillende stromings- en luchtdrukomstandigheden. In de situatie waarin de verneveling geladen was, waren de neerslaghoeveelheden onder alle omstandigheden groter dan die van niet-geladen verneveling. Shah et al. verzamelden de druppels die door de apparaten werden gegenereerd op siliciumschalen onder verschillende spanningsomstandigheden en voerden vervolgens een analyse uit. Het aantal geladen druppels dat door de apparaten werd neergeslagen bij 20 kV vertoonde een toenadering van 183% in vergelijking met de situatie zonder aangelegde spanning, terwijl het dekkingsgebied van de druppels zich uitbreidde van 15,35% naar 22,65%. Lv et al. stelden een experimenteel platform op voor het meten van de adsorptie- en neerslagkenmerken van geladen druppels tijdens de simulatie van EMQL-bewerking. Hun experimentele resultaten toonden aan dat de verzamelde hoeveelheid geladen druppels groter was dan die van niet- geladen druppels op de vier verzamelschalen, namelijk de voorste, bovenste, achterste en zijkanten. Bovendien hadden niet-geladen druppels nauwelijks de mogelijkheid om op de zijkanten en achterkant te adsorberen. Nadat ze geladen waren op –10 kV, nam de adsorptie van de druppels respectievelijk met ongeveer 50% en 55,2% toe.

De meting van de olienevelconcentratie (OMC) van PM2,5 en PM10 binnen een semi-ingesloten freesmachine onder verschillende spanningen, stromingssnelheden, luchtdrukken, spindelsnelheden en snijdieptes maakte het mogelijk aan te tonen dat de OMC van EMQL-bewerking onder alle bovengenoemde omstandigheden inferieur was aan die van MQL-bewerking. De verklaring voor de afname van de OMC ligt in het feit dat, in tegenstelling tot MQL, de minuscule druppels die in de lucht zweven waarschijnlijker zullen neerslaan en geadsorbeerd worden wanneer ze geladen zijn. Bovendien werd de laagste waarde van de olienevelconcentratie (OMC) van PM10, zijnde 0,9 mg/m³ en PM2,5, zijnde 0,52 mg/m³, bereikt bij een laadspanning van –4 kV, wat in de buurt komt van de normen die zijn vastgesteld door het National Institute for Occupational Safety and Health (d.w.z. PM10 ≤ 5 mg/m³ en PM2,5 ≤ 0,5 mg/m³). De OMC bij –4 kV steeg bovendien naarmate de luchtdruk, stromingssnelheid, spindelsnelheid en snijdiepte toenamen.

Het effect van stromingssnelheid en luchtdruk op de olienevelconcentratie is goed te begrijpen: in de context van spindelsnelheid verhoogt een hogere snelheid de frequentie van de botsingen tussen de druppels en de spindel, wat de mate van druppelspatten vergroot. Bovendien versnelt de verhoogde snijdiepte de verdamping en condensatie van de druppels in het snijgebied, wat de concentratie van de olienevel verder verhoogt.

Tijdens het werken met elektrostatische verstuiving (EAL) kan de concentratie van de olienevel (OMC) van PM2,5 en PM10 respectievelijk met 49% en 62,9% worden verminderd in vergelijking met MQL. Bovendien waren de OMC-waarden tijdens de bewerking hoger dan tijdens de afwezigheid van bewerking, wat dezelfde conclusie is die werd getrokken door Lv. De afname van de olienevelconcentratie (OMC) in het geval van Elektrostatische Atomisatie Smering (EAL) kan worden verklaard door twee belangrijke factoren: ten eerste worden de adsorptie-eigenschappen van de geladen druppels versterkt na elektrostatische verstuiving. Ten tweede, aangezien er geen gasdruk is in het EAL-systeem, is het transport van de druppels voornamelijk afhankelijk van de elektrische veldkracht en de zwaartekracht, wat de stabiliteit van het transport bevordert.

De technologie van elektrostatische atomisatie-geassisteerde minimum hoeveelheid smering (MQL) heeft dus bewezen de doordringbaarheid en natbaarheid van aerodynamisch vernevelde druppels te verbeteren, wat resulteert in een betere smering en koeling. Bovendien zijn de adsorptie- en controleerbaarheidseigenschappen van geladen druppels sterker, wat bijdraagt aan een verbeterd werkmilieu bij elektrostatische atomisatie. Het is echter belangrijk te benadrukken dat deze technologie relatief nieuw is en nog niet voldoende aandacht heeft gekregen in de wetenschappelijke en industriële literatuur. Verdere wetenschappelijke en technische vooruitgangen op het gebied van elektrostatica en de toepassing ervan zullen essentieel zijn voor de toekomstige ontwikkeling van deze technologie.

Hoe het Zonnestelsel Vormen Kreeg: Het Begin van Onze Ruimteontdekking
Hoe maak je jam, chutney en gelei met perfecte textuur en houdbaarheid?
Hoe werkt het Kafka-replicatiemechanisme en welke producentconfiguraties zijn essentieel voor betrouwbaarheid en prestaties?