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作品名称：“微纳精磨”——基于纳米颗粒水射流技术的微结构阵列模具绿色磨削系统
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：皇家队
队伍编号：203435
参赛学生：王雷刘明静王兴业
指导老师：高海波刘永启
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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详细说明

为减少碳排放量，承担环境问题责任，推进生态文明建设和高质量发展，我国政府于2020年9月提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标，但中国的排放量在2023年增长约5.65亿吨，达到了126亿吨二氧化碳当量，是迄今为止全球最大的增幅。据统计中国每年废气排放量约6.5亿吨，其中0.5亿吨由工业废水排放产生，故制造业实现绿色制造转型升级对实现目标至关重要。

在传统机械加工中，通常采用浇注金属加工液的方式，但传统切削液会使冷却润滑液的供给、处理等费用增加，占工件制造成本的12%～17%，且浇注过程中会产生有害气体和颗粒物，如重金属和氧化物，危害环境和人体健康，还存在巨额后处理成本等缺点。以汽车配件厂为例，其水基切削液年使用量为15-20吨，排放废液达50-60吨，只用一次就简单处理排放，使用成本高，废液排放量也大。

针对传统冷却方法，我们提出新型纳米颗粒水射流辅助磨削系统，这是一种绿色冷却润滑方式，通过改变喷嘴结构并在冷却流体中加入纳米颗粒实现冷却润滑效果。纳米颗粒水射流辅助磨削系统加工是采用压缩空气与微量润滑油液混合并雾化后送入磨削加工区的冷却润滑方式，压缩空气能冷却和排屑，润滑油粘附到工件表面生成摩擦油膜起润滑作用。这种加工模式能最大限度降低磨削液使用，减小对环境影响，是无污染、环境友好的绿色制造技术。

纳米颗粒水射流兼具冲击射流强化传热和纳米颗粒优异润滑特性，创新出面向微结构阵列模具的纳米颗粒水射流辅助磨削系统，不仅改善了加工冷却效果，还降低了磨削加工中冷却流体对砂轮与工件的磨损，同时减少了润滑介质的使用和废料的产出，是实现低耗环保的新型绿色冷却润滑系统。