磁力研磨对Inconel718合金表面质量的影响

为改善镍基高温合金Inconel718制造零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,基于磁力研磨加工方法,选用雾化快凝法制备的Al_2O_3球形磁性磨料,对Inconel718合金样件进行光整加工。探究了主轴转速、进给速率、加工间隙和磨料填充量对Inconel718合金表面粗糙度的影响,获得了较佳的磁力研磨参数:主轴转速1000 r/min,进给速率10 mm/min,加工间隙2mm,磨料填充量2.5 g。在优化的工艺参数下对Inconel718合金样件磁力研磨20min,试样的表面粗糙度由原始的0.359μm下降到0.036μm,达到镜面效果。由此表明,磁力研磨对Inconel718合金具有良好的光整加工效果。     

磁力研磨镍基高温合金实验研究

针对镍基高温合金(Inconel718)机械加工后表面质量难以满足使用要求的问题,基于磁力研磨法,选用雾化快凝法制备的Al_2O_3系球形磁性磨料,对Inconel718合金样件进行表面光整加工。采用梯度研磨法提高加工效率,并结合正交试验优化加工参数。结果表明,Inconel718合金表面粗糙由原始的0.359μm下降到0.023μm,达到镜面效果;表面微裂纹和微观形貌得到明显改善,提高了零件的抗疲劳强度和寿命。为磁力研磨在镍基高温合金光整加工中的推广应用提供了理论和技术支持。     

电解-磁力研磨钛合金的工艺参数优化

为了改善钛合金零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,基于电解-磁力研磨复合加工工艺,选用烧结法制备的Al_2O_3系球形磁性磨料,对钛合金样件进行表面光整加工。采用响应面法获得了工件表面粗糙度关于电解电压、主轴转速及进给速度的2阶响应曲面函数及显著影响工件表面粗糙度的关键因素。实验结果表明,优化的电解-磁力研磨参数如下:主轴转速1000 r/min,电解电压15 V,进给速度2.5 mm/s。在优化的工艺参数下对钛合金样件电解-磁力研磨10 min,样件的表面粗糙度由原始的1.7μm下降到0.13μm,表面微裂纹和微观形貌得到明显改善,提高了零件的寿命。     

磁性磨料和磨粒相粒径对磁力研磨效率的影响

按照逐级研磨思路,采用目数和磨粒相直径不同的磁性磨料(MAP)对304不锈钢进行磁力研磨光整加工(MAF),工艺条件为:磁极转速1 000 r/min,加工间隙2 mm,磁感应强度1.2 T,磨料填充量2 g。依次采用磨料目数与磨粒相粒径为50~80目/W40、80~120目/W40、120~200目/W7、200~300目/W7的磁性磨料研磨工件2、2、3和5 min(总研磨时间为12 min),工件表面粗糙度由初始的0.646μm降至0.021μm,材料去除量为42.3 mg。而采用200~300目、磨粒相粒径为W7的单一磁性磨料研磨工件时,要降至相同的表面粗糙度耗时30 min。因此,合理选用不同规格的磁性磨料对工件进行逐级研磨能大幅提升研磨效率,使工件表面质量在短时间内就得到明显改善。     

磁力研磨对440c不锈钢表面形貌的影响

基于磁力研磨,采用雾化快凝法制备的Al2O3系球形磁性磨料,选取440c不锈钢进行光整加工。采用正交试验设计,选用不同粒度磨料对工件进行磁力研磨,并得出优化加工参数。试验结果表明,优化参数为主轴转速2500 r/min、加工间隙1.5 mm、进给速度60 mm/min、磨料填充量2.0 g。440c不锈钢工件微观表面形貌和微观纹理得到改善,表面粗糙度由0.450μm下降到0.043μm,达到镜面效果。表明磁力研磨对440c不锈钢有良好的光整加工效果,其疲劳强度和耐腐蚀性得到不同程度的提高。     

研磨液对440c不锈钢磁力研磨效果的影响

分别以46#机械油和煤油对440c不锈钢表面进行磁力研磨。通过正交试验对研磨加工的工艺参数进行优化,从表面粗糙度、基体质量损耗、三维表面形貌等方面对比研究了上述2种研磨液对不锈钢表面光整效果的影响。结果表明,以机械油为研磨液时的光整效果更好,磁力研磨的最佳工艺条件为:主轴转速2 500 r/min,加工间隙1.8 mm,进给速率60 mm/min,磨料填充量2.0 g。在最佳工艺条件下研磨后,工件的表面粗糙度由0.381μm降至0.032μm,大量毛刺和划痕得以去除,镜面效果良好。     

GH4169高温镍基合金的电解–磁力复合研磨

采用电解–磁力复合研磨工艺对GH4169合金进行表面光整加工。探究了磁极转速、电解电压和磁性研磨粒子直径对GH4169合金表面粗糙度的影响。获得了较佳的电解–磁力复合研磨参数:磁极转速1 200 r/min,电解电压9 V,磁性研磨粒子直径185μm。在优化的工艺参数下对GH4169合金研磨10 min,其表面粗糙度从原始的0.90μm降至0.08μm,表面微观形貌得到明显改善,化学成分不变,表面由拉应力转变为压应力状态。     

超声磁力复合研磨对TA18管内表面光整加工

采用超声波振动辅助磁力研磨的加工技术对TA18钛合金管内表面进行光整加工,研究了振动频率和振幅对加工质量的影响。结果表明:当在振幅10 mm下采用19 kHz的振动频率对TA18管内表面研磨50 min时,研磨效果最好,加工效率得到了提高,表面粗糙度从原始的1.20μm降至研磨后的0.07μm。钛合金表面的应力状态由原始的残余拉应力+169 MPa变为压应力-80 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。     

旋转磁极辅助磁力研磨对TA18管内表面光整加工

采用旋转磁极辅助磁力研磨加工技术对TA18管内表面进行光整加工。对比了旋转磁极辅助和单纯磁力研磨加工前后表面粗糙度的变化,探究了辅助磁极转速和管件转速对TA18管内表面粗糙度的影响。获得了如下较佳的工艺参数:辅助磁极转速1 500 r/min,管件转速1 000 r/min,进给速率2 mm/s。在上述工艺条件下对TA18合金管内表面研磨15 min,其表面粗糙度从原始的0.89μm降至0.12μm,表面的应力状态由原始的残余拉应力+169 MPa变为压应力-112 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。     

磁力光整加工SLM Inconel625合金的工艺优化

激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)制备的Inconel625合金存在表面质量较差的问题，采用磁力光加工技术(Magnetic Abrasive Finishing,MAF)提高成形侧表面的表面质量。通过主轴改造后的XK7136C数控铣床作为加工平台，采用雾化快凝法制备的CBN/Fe基球形磁性磨料对SLM Inconel625合金进行磁力光整试验研究。基于响应曲面法，经磁力光整后样件的表面粗糙度值(R_a)为响应值，对主轴转速、进给速率和加工间隙进行优化。在主轴转速1200 r/min，进给速度13 mm/min，加工间隙2.2 mm的条件下研磨40 min，试验结果表明：样件的表面粗糙度值由初始的0.700μm下降至0.043μm，磁力光整加工后样件表面不规则凸起和划痕均被去除，表面质量得到极大的改善。     

滚镀法制备磁性磨料的工艺研究

磁性磨料的制备问题是制约磁力研磨技术发展的瓶颈,其主要原因是结合剂对磨粒相的把持力不足。采用化学复合镀加滚镀的方式制备磁性磨料,选择Q235铁丝作为磁性磨料的铁磁相,粒径10μm的金刚石微粒作为磨粒相,化学镀镍层作为结合剂。探究了滚筒转速、磨粒相加入量、滚筒转动时间间隔和镀液搅拌速率对复合镀层表面形貌的影响。在滚筒转速7°/s、磨粒相加入量0.4 g/L、滚筒转动时间间隔5 min和搅拌速率300 r/min时,磨粒相在铁磁相表面分布均匀,制备的磁性磨料表面形貌最好,经400°C热处理1 h后对不锈钢片进行磁力研磨15 min,工件表面粗糙度Ra从1.84μm降低到0.5μm,满足磁性研磨的使用要求。     

超声波辅助磁力研磨整体叶盘试验研究

针对航空发动机整体叶盘结构复杂和材料难以加工的特性,在磁力研磨技术的基础上引入超声波作为辅助手段。磁性磨粒在磁场力和振动冲击产生的超声脉冲压力的复合作用下,加大了对叶盘表面纹理的去除。结果显示:加工前叶盘表面粗糙度值为Ra 1.38μm,单纯磁力研磨后表面粗糙度值降至Ra 0.52μm,超声波辅助磁力研磨后表面粗糙度值降至Ra 0.18μm。通过电镜观测叶盘表面形貌,纹理基本去除,表面更加细密、均匀。     

工艺参数对化学机械抛光磷锗锌晶体表面粗糙度的影响

针对高能领域对磷锗锌(ZGP)晶体表面粗糙度达到亚纳米级的要求，提出一套完整的ZGP晶体加工工艺。首先用内圆切割机将ZGP晶体切成7 mm×7 mm×15 mm的长方体；然后根据对比实验，选取最佳磨粒(金刚石)粒径为5μm，用机械研磨的方法使晶体的表面粗糙度(Sa)降至150 nm左右；随后基于化学机械抛光(CMP)技术，设计了粗抛光(采用3μm的金刚石悬浮液作为抛光液)和精抛光(SiO₂体系)两道工序，通过单因素实验确定了最佳抛光时间均为1 h，并通过正交试验得到如下优化的精抛光工艺：SiO₂粒径0.05μm,SiO₂质量分数8%,H₂O₂质量分数3%,p H=9，抛光压力17.24 kPa，抛光转速13.5 r/min，抛光液流量300 mL/min。最终得到表面粗糙度为0.106 nm的超光滑ZGP晶体。     

开槽仿形磁极在轴承内圈滚道光整中的应用

为解决轴承内圈滚道表面抛光困难及研磨不均匀的问题,选用了开槽仿形磁极对轴承内圈滚道表面进行光整加工。采用Ansys Maxwell对比分析了开槽仿形磁极和仿形磁极的磁场分布,选用控制变量法探讨了各试验参数对轴承表面光整加工的影响。结果表明,在磁性研磨粒子粒径为185μm,轴承与磁极间隙为2 mm,工件转速为1200 r/min的条件下,加工时间40 min,表面粗糙度由1.35μm下降为0.13μm,表面缺陷得到有效去除。     

超声磁粒研磨Al 6061管内表面光整试验研究

以提高铝合金管内表面光洁度和加工效率为指标。在传统磁粒研磨的基础上添加辅助磁极和超声波复合的磁粒研磨装置,研究辅助磁极开槽与未开槽磁极及不同振子频率下的光整加工对管内表面的影响。在超声复合开槽磁极的装置中,选取17 kHz、20 kHz和23 kHz三种不同的振子频率进行实验研究,在振子频率为17 kHz、23 kHz时,研磨60 min,铝合金管内表面粗糙度值由原来0.60μm降至0.17μm、0.20μm,振子频率为20 kHz时,研磨60 min,铝合金管内表面粗糙值由原来0.60μm降至0.08μm。在振子频率为20 kHz下,未开槽辅助磁极研磨光整60 min后,铝合金管内表面的粗糙度值由原来0.60μm降至0.13μm,开槽辅助磁极研磨光整60 min,铝合金管内表面的粗糙度值由原来0.60μm降至0.08μm。在振子频率为20 kHz和开槽磁极最佳条件下,超声磁粒研磨铝合金管内表面粗糙度值能达到最低为0.08μm,且开槽磁极的磁场梯度相对未开槽磁极较大且有效研磨区域增大一倍,这使磨料粒子在研磨过程中更新的较为迅速,磨料利用率和研磨效率得到提高,研磨后表面纹理得到全部去除,表面均匀性达到最好。     

金刚石高速滑动研磨法的研究及应用

提出了一种金刚石高速滑动研磨法,即将金刚石试样压紧高速旋转的金属园盘,不用金刚石磨料,在大气中便可对金刚石试样进行高效率研磨加工.试验表明,工具园盘材质采用含碳量低且导热系数小的SUS304不锈钢或Inconel718合金,在高速、高压下可对单晶金刚石(0.6mm,(100)面)进行研磨,且效率特别高;对于SUS304钢园盘,如果加工条件设为滑动速度Vs=4000m/min,压紧力P=114MPa,试样摆动速度VW=200mm/min,研磨加工效率可高达h=260μm/min(0.94mm3/min).金刚石的研磨机理可认为是金刚石的碳向工具园盘中的迅速扩散,关于碳的石墨化和氧化对气化的影响,也有必要加以详细地探讨.     

PVD涂层阶梯杆的磁粒研磨加工研究

为了改善PVD(Physical Vapor Deposition)涂层阶梯杆的表面质量,实验中采用磁粒研磨的方法对阶梯杆进行磨削加工,并对实验参数进行优化,得出最佳磨削加工参数。结果表明,优化后的实验参数为:磁性磨粒的粒径大小为250μm,车床主轴转速为750 r/min,加工间隙为3 mm。用优化后的参数对阶梯杆进行磨削加工40 min,阶梯杆表面粗糙度从原始的Ra 1.35μm降低到Ra 0.26μm,阶梯杆表面光洁度有明显提高。     

电解-磁力复合研磨镍基高温合金实验研究

为了改善镍基高温合金GH4169制造零部件的表面质量,降低其表面粗糙度,提出了一种高效率的电解-磁力复合研磨光整加工方法。设计了电解-磁力复合研磨光整加工的试验装置,与单纯磁力加工对比,对不同加工工艺下所得合金表面的表面粗糙度、表面成分、表面残余应力进行分析。结果表明,在同等条件下,复合研磨使表面粗糙度由Ra 6.3μm降至Ra 0.8μm,完善了表面质量且加工效率提高56%;加工后表面成分无太大变化;使表面残余应力由+215 MPa转变为-186 MPa,从而获得更好的表面应力状态。     

AlN/Cu复合导热基板的界面结合特性及显微结构

对热压法与直接敷铜(direct bonded copper,DBC)法制备的2种不同界面状态的AlN/Cu基板进行了物相、形貌和成分及结合力(剥离强度)测试。结果表明:热压法所得复合基板在AlN陶瓷表面有一层约2μm厚的Ti中间层,Ti不仅能与AlN反应生成Ti_2N与Ti_9Al_(23),又能与Cu形成Cu_4Ti_3合金,且Ti与AlN的结合力低于Ti与Cu的结合力;DBC法在AlN陶瓷表面氧化形成一层约2μm厚的Al_2O_3层,Al_2O_3与Cu–O通过共晶液相反应形成CuAlO_2,达到牢固结合,但由于Al_2O_3与AlN的热膨胀系数不匹配,Al_2O_3与AlN的结合力低于Al_2O_3与Cu的结合力;采用DBC法制备的AlN/Cu基板剥离强度(7.94 N/mm)较热压法(2.03 N/mm)高,约是热压法的4倍,且在使用过程中不易失效,适合于苛刻使用条件下的长期应用。     

GCr15轴承内圈磁粒研磨光整实验

利用磁粒研磨加工工艺对轴承内圈进行光整加工实验,以降低其表面粗糙度值为目的,通过Ansoft Maxwell磁场模拟软件对磁极三种形状进行仿真分析,得到磁极开轴向槽磁场强度大,在此基础上研究了磨料粒径、磁极转速和研磨液用量对表面粗糙度值的影响。结果表明:当磨料粒径为185μm时,磁极转速为600 r/min、研磨液用量为6 mL,光整加工60 min,轴承内圈的表面粗糙度值由原始的0.51μm下降至0.10μm,表面的划痕、刀微纹基本全部去除,表面形貌的均匀性较好,表面的显微硬度由原始的820 HV变为了900 HV,研磨后的表面强度增加了。