瓦形磁极对磁粒研磨加工管件内表面的影响

目的 提高磁粒研磨加工厚壁管内表面的表面质量与表面粗糙度改善率.方法 采用聚磁盘与瓦形磁极相配合的方式,通过仿真软件对不同数量的瓦形磁极与聚磁盘的多种组合进行模拟仿真,并分析其磁感应强度变化与磁力线分布.利用磁粒研磨法对管件内表面进行研磨试验验证,研磨后对工件表面粗糙度进行测量,并观察工件表面微观形貌.分析瓦型磁极数量...     

双磁极式磁粒研磨机理分析及试验研究

目的解决平面磁粒研磨中压力不均匀和需要反复调整研磨间隙的问题,设计双磁极式研磨方法。方法首先对双磁极式研磨方法机理进行分析,并对研磨区域单颗磨粒进行受力分析,寻找影响研磨压力的主要因素;其次利用Ansoft Maxwell软件对两种研磨方法进行磁场仿真,分析两种研磨方法的研磨区域磁场梯度变化,通过面积积分法对比磁感应强度的影响程度;最后设计试验装置,通过试验对理论分析及有限元分析的结果进行验证,对比研磨前后工件表面粗糙度及微观形貌变化。结果双磁极式研磨方法中磨粒的研磨压力完全由磁场力提供,与研磨区域磁感应强度成正比,研磨区域磁感应强度比"铣削式"研磨方法提高约34.56%。两种方法在相同试验条件下对SUS304不锈钢板研磨40 min,双磁极式研磨方法研磨后,工件表面原始纹理基本被去除,表面粗糙度值由原始的0.25μm下降至0.16μm,下降率为36%,比"铣削式"研磨方法提高约80%,粗糙度曲线波动平缓,波峰波谷高度差变化均匀且表面形貌光滑平整。结论双磁极式研磨方法研磨区域磁场梯度变化明显,利于磨粒流动更新,研磨压力相对稳定,表面粗糙度下降率高,研磨后工件表面形貌光整,与"铣削式"研磨方法相比具有较明显的优势。     

复合磁极磁粒研磨平面机理及试验探究

目的 探究磁粒研磨中复合磁极磁回路对工件表面质量及表面粗糙度值的影响,解决传统平面磨粒受磁力较小而远离加工区域,从而使表面质量较低的问题.方法 对提出的磁极复合磁路法进行研磨机理分析,并通过磨粒在加工中的受力分析,进而分析影响因素.使用等效磁路法,对3种磁路所形成加工区域的磁感应强度进行计算,进而采用Ansoft Maxwell软件对3种磁路的磁场梯度模拟仿真进行对比分析,综合分析、评价影响因素的作用,为试验打下理论基础.最后使用表面粗糙度仪及超景深3D显微镜,对采用不同磁回路研磨前后的工件表面粗糙度值及表面质量进行测量与记录.结果 复合磁极磁路中的磁感应强度大于传统研磨加工,具有明显、对称的磁场梯度效果.与传统式研磨相对比,表面粗糙度值从0.10μm降至0.06μm,在表面粗糙度改善率上提升40％,工件表面研磨质量较好.结论 复合磁极式磁粒研磨工艺对工件表面的划痕、凹坑、斑点等达到了良好的去除效果,使工件表面平整并具有镜面效果,较传统研磨明显具有质量好、效率高的优点.     

仿形组合磁极研磨增材制造复杂表面工艺研究

目的 改善零件表面质量,延长零部件使用寿命。方法 应用Ansys Maxwell模拟仿真沿盘形磁极圆周开不同形状槽时磁极磁感应强度的分布。以钛合金(Ti6Al4V)材料增材制造的成形零件为例,基于磁粒研磨抛光技术,利用仿形组合开槽磁极对成形零件沟槽表面进行研磨抛光。结果 模拟结果表明,沿磁极圆周开均布矩形槽时,磁极的磁感应强度波峰值最大,波谷值最小,磁场强度梯度变化最大,最适合复杂工件表面的磁粒研磨。磁性磨粒粒径、磁极转速和研磨间隙等参数的设置都会影响研磨加工效果,经模拟和实验获得最佳工艺参数为磁性磨粒粒径180 μm、磁极转速1 000 r/min、研磨间隙2 mm。设置如上所述的加工工艺参数,成形零件沟槽表面粗糙度Ra由原始的10.70 μm降为0.52 μm,且其表面缺陷得到有效去除。结论 采用仿形组合开槽磁极应用磁粒研磨技术能够实现增材制造复杂零件表面的研磨抛光。     

磁粒研磨去除Al 7075交叉孔棱边毛刺的试验研究

目的探究磁粒研磨法对去除Al7075交叉孔棱边毛刺的影响,提高孔道的研磨质量及毛刺去除效率。方法首先,通过对圆柱型磁极进行轴向、径向开槽,并利用ANSOFT软件对磁极进行磁场模拟,分析三种不同形状的磁极的磁感应强度变化;其次,通过磁粒研磨法对交叉孔孔道内壁进行研磨,去除棱边毛刺;最后,测取交叉孔表面微观形貌、材料去除量、毛刺高度和表面粗糙度。结果研磨加工时间为10 min、磁极转速为1500 r/min的条件下,磁极为径向开槽时,材料去除量高达46 mg,孔道内壁的表面粗糙度由原始1.5μm降至0.5μm,孔道表面研磨效果较为理想,棱边毛刺完全去除;当磁极为非开槽时,材料去除量为40 mg,表面粗糙度下降至0.65μm,棱边毛刺几乎完全去除;磁极为轴向开槽时,表面粗糙度下降至0.8μm左右,材料去除量约为30 mg,剩余毛刺高度约为5μm。结论研磨时间为10 min,磁极转速为1500 r/min,当磁极径向开槽时,相对于轴向开槽磁极和不开槽磁极,磁粒研磨Al7075交叉孔内表面的效果更好,毛刺去除效率更高。     

渐开线槽磁极改进磁粒研磨毛刺效果的试验研究

目的 改善传统磁粒研磨去除毛刺时磁感应强度变化率小、磨粒飞溅损耗严重等问题,设计带渐开线槽的磁极,通过优化磁场分布和逆渐开线展开转动的方式提高毛刺去除的效率和质量。方法 基于渐开线原理,设计不同基圆直径的磁极沟槽,仿真了磁感应强度云图及磁感应强度曲线,并与传统磁极进行平面研磨对比试验,通过综合分析优选磁极槽类型。对镍基高温合金GH3128螺旋铣孔板开展磁粒研磨孔切出毛刺的试验研究,分析主轴转速、磨粒填充量和磨粒粒径对孔缘毛刺去除的影响,得到渐开线槽磁极磁粒研磨孔切出毛刺的较佳工艺参数方案。结果 使用基圆直径为8mm的渐开线槽磁极研磨平面时,其有效研磨面积更大,在主轴转速为1 600 r/min、磁性磨粒平均粒径为250μm、进给速度为0.05 mm/s、磁性磨粒填充量为30 g、加工间隙为2 mm的工艺条件下研磨镍基高温合金GH3128孔板18 min后,孔切出毛刺平均高度由原始的29.6μm降至10.2μm,毛刺的平均宽度从原始的288.6μm降至169.4μm。结论 带渐开线槽的磁极改善了磁感应强度变化梯度,抑制了磁性磨粒的飞溅损耗,加速了磨粒切削刃的更新,使研磨效率和研磨均匀性都...     

基于线圈优化设计的黄铜管内表面电磁抛光试验

目的 设计一种低频交变磁场发生装置,高效率地去除H62黄铜管内的表面缺陷,提高其表面质量,延长其使用寿命。方法 采用闭合铁芯的方式设计一种低频磁场发生装置,利用EDEM软件对磁场中的磁性磨粒进行运动仿真分析;对电磁线圈的缠绕方式、通电方式进行设计,并利用Ansys软件对不同的线圈缠绕方式和通电方式所产生的磁场进行模拟分析。数控车床夹持管件旋转,并与磁场发生装置相配合,使管件中的磁性磨粒在磁场中磁化,并紧贴管件内表面进行研磨抛光。使用触针式表面粗糙度测量仪和超景深 3D电子显微镜,对研磨前后的样品进行检测分析。结果 基于三端缠绕方式,采用2种不同的通电方式对管件进行研磨加工,采用相对型通电方式研磨6 min后,H62黄铜管内的表面粗糙度由原始的0.618 μm降至0.373 μm。采用相邻型通电方式研磨6 min后,H62黄铜管内的表面粗糙度由原始的0.667 μm降至0.081 μm。结论 利用低频交变磁场能够实现研磨工具(磁性磨粒)的循环更新,提高磁性磨粒的利用率。在采用三端缠绕方式通电时所产生的磁场强度更大,更适合于磁粒研磨加工。采用相邻型通电方式(N?N?S?S磁极排布)加工时,研磨压力更大,大幅缩短了加工时间,去除了管件内壁的原始缺陷。     

超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面的光整研究

目的探究超声磁粒复合研磨对石英玻璃管内表面管研磨的可能性,分析有无辅助磁极及不同粒径的研磨粒子对内表面的影响。方法在石英玻璃管内表面添加辅助磁极并辅助超声磁粒复合研磨装置,加快磨粒的翻滚,提高抛光质量和效率。结果采用超声磁粒复合研磨装置,选用150、250、350μm三种粒径的研磨粒子分别进行研磨实验,研磨40 min后,150μm的研磨粒子表面粗糙度值从原始4.4μm下降到1.2μm,250μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.2μm,350μm的研磨粒子表面粗糙度值下降到0.6μm。对比传统磁粒研磨装置与超声磁粒复合研磨装置,保持研磨粒子粒径为250μm,经40 min研磨,在传统磁粒研磨装置上未添加辅助磁极,石英玻璃管内表面粗糙度值从原始4.4μm下降到2.8μm;在传统磁粒研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到1.1μm;在超声磁粒复合研磨装置上添加辅助磁极,粗糙度值从原始4.4μm下降到0.2μm。结论在石英玻璃管内表面添加辅助磁极后,表面粗糙度值得到下降。采用超声磁粒研磨装置使石英玻璃管内表面粗糙度值在原有基础上进一步下降,且选用粒径为250μm的研磨粒子最佳。加工后,工件内表面的加工均匀性显著提升,原始缺陷和原始波峰基本去除。     

磁力研磨精密抛光φ4×150mm TC4管内表面的实验研究

目的提高磁力研磨法光整小直径TC4管内表面时的研磨效率。方法将多个径向充磁的磁极组成柔性磁极链放置在工件的内部,致使整个加工区域的磁感应强度得到大幅度增强,再配合多种运动,完成对小直径细长管内表面的高效精密抛光。利用响应面法分析了工件转速、磨粒粒径和研磨液用量的交互作用对研磨效率的影响规律。结果在磨粒的平均粒径保持不变时,转速在18 000~20 000 r/min范围内时,表面粗糙度值趋于稳定,研磨液用量为8 m L时,表面粗糙度值达到最低。研磨液用量保持不变、转速在18000~20 000 r/min范围内时,表面粗糙度趋于稳定。磨粒的平均粒径为250μm时,表面粗糙度值达到最低。工件转速不变、研磨液用量为8 m L、磨粒的平均粒径为250μm时,工件表面粗糙度值达到最低。经过40 min的研磨,工件各位置的表面粗糙度值Ra稳定至0.35~0.2μm。结论优化后的工艺参数组合为:工件转速20000 r/min、研磨液用量8 m L、磁性磨粒的平均粒径250μm。加工后工件内表面加工均匀性显著提升,原始缺陷被完全去除,达到最佳效果。     

多磁极旋转磁场的钛合金表面磁性剪切增稠光整加工特性

目的 探究多磁极旋转磁场下钛合金(Ti-6Al-4V)表面磁性剪切增稠光整加工特性.方法 设计不同磁极排布的多磁极旋转磁场,通过仿真分析和实验测量,分析N-S-N、N-S-N-S和N-S等3种磁极排布下的磁场特性.基于研制的磁性剪切增稠光整介质,构建光整加工实验装置,探究磁极排布、主轴转速、旋转平台转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响规律,并通过扫描电子显微镜对加工前后的工件表面微观形貌进行对比分析.结果 在N-S-N磁极排布下,加工区域的磁场强度较大,磁力线闭合回路较多,能够形成刚性较大和数量多的磁力刷.在N-S-N磁极排布、主轴转速600 r/min、旋转平台速度160 r/min、加工间隙0.7 mm的实验条件下,光整加工效果最优,工件表面粗糙度下降趋势明显,表面粗糙度由初始的1.2μm下降至67 nm,表面光洁度提高94％.通过扫描电子显微镜观测,工件表面的划痕显著去除,仅残留磨粒切削造成的微细划痕.结论 调控多磁极旋转磁场的磁极排布可以有效控制光整加工效率,配合磁性剪切增稠光整介质和加工工艺参数优化,钛合金表面能够实现纳米级光整,表面质量显著改善.     

非磁性外圆表面磁性磨粒光整加工实验研究

目的对比不同类型磁性磨粒的光整加工效果,找出加工效果较优的磁性磨粒以提高非磁性外圆表面的光整加工质量。方法以6061铝合金管为研究对象,在相同条件下采用不同类型的磁性磨粒进行光整加工实验。采用粗糙度测量仪测试试件加工前后粗糙度值的变化。使用电子天平测试试件加工前后的质量变化,得出不同类型磁性磨粒加工的材料去除率(MRR)。运用超景深显微镜观测试件加工前后的形貌变化,进一步对比不同类型磁性磨粒光整加工的效果。结果采用粘结法磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.326μm减小到0.286μm,Rz值从初始的2.34μm减小到1.95μm,MRR为0.26μm/min。采用简单混合磁性磨粒光整加工时,Ra值从初始的0.346μm减小到0.303μm,Rz值从初始的2.42μm减小到2.09μm,MRR为0.195μm/min。采用粘弹性磁性磨粒光整加工时,6 min后达到加工极限,Ra值从初始的0.332μm减小到0.146μm,Rz值从初始的2.25μm减小到1.05μm,MRR为0.651μm/min。结论与其他类型的磁性磨粒相比,采用粘弹性磁性磨粒光整加工非磁性外圆表面时,加工效果最优,试件表面质量得到大幅度提高。     

Production of Polymer Matrix Composite Coatings by Thermal Spraying

The production of ceramic-polymer and metal-polymer matrix composite coatings by plasma spray deposition has been studied. The work involves the co-deposition of alumina, magnesium hydroxide, silica and stainless steel with nylon by simultaneous powder injection into the plasma jet. The results show that dense deposits with sound bonding between the filler particles and the matrix can be produced. The deposition efficiency of the filler decreases with increasing particle size and density due to particle rebound from the underlying coating layers and substrate during spraying. No significant deterioration in coating-substrate adhesion of the composite coatings relative to the equivalent pure nylon was found owing to the formation of a denuded interfacial layer and the enhanced integrity of the deposit. The composite coatings showed major improvements in abrasive and adhesive wear resistance due to particle-strengthening and reduced contact between nylon and the counterface at the sliding interface.     

磁研磨法抛光40Cr钢管件内表面的影响因素

针对磁研磨法抛光铁磁性管件内表面时的磁屏蔽问题,研制出一套磁力光整加工装置。对4种形状的磁极模型进行有限元分析,研究磁极形状、磁极转速及运动状态对抛光效果的影响,并以40Cr钢为材料进行试验验证,利用扫描电子显微镜观察加工前后工件的微观表面形貌。结果表明:磁极为环形磁极且与工件反向旋转、磁极转速为2 000r/min时加工效果好、加工效率较高;表面粗糙度值可降到Ra 0.25μm以下;工件内表面的微裂纹、凹坑等表面缺陷基本被去除,表面质量得到明显改善。由此表明,利用磁极内置的方法可以很好的解决磁屏蔽问题,并获得良好的表面加工质量。     

脉冲电磁场辅助平面磁粒研磨加工试验

目的 在传统的平面磁粒研磨加工中添加脉冲辅助磁场,增大加工区域中磁感应强度和加工时磁感应强度动态变化,丰富磨料粒子在加工时的运动形式,使研磨轨迹复杂化,降低工件表面粗糙度,获得更好的工件表面形貌.方法 通过分析磨料粒子在有无辅助磁场时各自的受力情况,探究辅助磁场对磨料在加工时运动状态的影响,研究脉冲辅助磁场下磨料的运动...     

磁性液体的等离子体制备及表面张力系数研究

本文使用常压非平衡等离子体技术制备了磁性液体,通过透射电镜分析可知纳米磁性颗粒的粒径为10nm左右。使用高精度的力敏传感器对制备的磁性液体进行了表面张力系数的研究。随着磁场强度的增加,磁性液体的表面张力增加;当磁场增加到一定程度时,表面张力的增加变得缓慢,这是由于磁性液体中颗粒的数量是有限的。     

磁场辅助电化学抛光试验研究

从带电离子在电磁场中的受力行为和运动状态入手，试验研究了磁场对阳极溶解速度、产物扩散速度、材料去除速度、极间电流的影响，最后还分析了磁场对电解液的搅拌作用。研究表明由于洛仑兹力和电场力的共同作用，改变了离子的运动轨迹，提高了峰点或侧面的溶解速度和产物的扩散速度，从而有效地改善了表面粗糙度；峰点的去除速度远大于无磁场时的去除速度，谷点的去除速度远小于无磁场时的去除速度，因此从微观上说磁场辅助电化学抛光对基体的损害较小，精度保持性好；磁场的搅拌加快了液相传质，改变了电化学反应，使极间电流强度增大，抛光效率提高。     

表面修饰对镝铁氧体纳米磁粒子的合成及其磁性能的影响

利用湿化学法制备镝铁氧体纳米磁粒子时,用适量的阴离子表面活性剂进行表面修饰,能够有效地控制磁粒子的粒径,同时避免干燥时产生硬团聚.文章介绍了用月桂酸、月桂酸钠、正十二烷基硫酸钠对磁粒子进行表面修饰的研究结果,探讨了三者及其用量对磁粒子的形成及磁性能的影响.借助X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(...