磁流变—超声波综合技术抛光氧化锆陶瓷的研究
发布时间：2021-04-16 20:35
磁流变液（MRF）作为一种新型智能材料,可在瞬时内发生可逆的状态转化:在磁场作用下呈现出类固体态而在无磁场作用下呈现出液态。基于这种特殊的性能,磁流变液有很多方面的应用,磁流变抛光（MRFF）就是其中之一。磁流变抛光是一种柔性精密加工技术,能够显著地提高工件加工后的表面质量,而超声波抛光是一种非接触式的加工方法,易于加工脆硬性材料,同时也能够提高材料去除的效率。为了能够同时提高材料去除率和表面质量,本文将磁流变抛光和超声波抛光结合起来抛光氧化锆陶瓷（10mm?（37）34mm）,为此得到了以下研究结果:首先对磁流变液的组分、稳定性、配制等进行了研究分析。通过流变仪研究了磁流变液的流变性能,得到了磁流变液的Bingham塑性模型曲线、H-B模型曲线和Casson模型曲线。分析发现,H-B模型曲线和Casson模型曲线与实测曲线更为接近,能够较好地表征磁流变液的流变性;研究了电流大小、羟基铁粉浓度、温度等对剪切应力?和粘度η的影响。其次,研究了磁流变-超声波综合抛光机理;分析并建立了两种磨料磨损模型;建立了磁流变-超声波综合抛光过程中材料去除的力学模型（正压力P和剪切力s
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁流变抛光基本原理图
第 1 章 绪 论1.2 磁流变抛光原理在磁流变抛光过程中，通过磁流变液流体流动产生的流体动力来实现材料的去除，如图 1.1 所示。与传统的抛光方式相比，抛光力是通过可以精确控制的表面剪切应力提供的[9]。为了进一步与传统抛光方式进行比较，Kordonski 等提出磁流变抛光过程中材料去除的剪切模型，如图 1.2 所示，磁流变液被运动的转动轮从右侧带到左侧，在抛光区域与工件表面接触。高剪切强度的薄层接近工件表面，这种强剪切力能够使非磁性磨料抛光工件。流体的粘度、速度、外施加磁场大小和工件位置决定了剪切应力的分布和大小，而这些是可以高精度控制的。剪切力主要起微观切削的作用[10]。
图 1.3 MR 流体喷射抛光系统[13]图 1.4 微观切削的金字塔模型[13]由于氧化性等原因使得羟基铁粉在磁流变液中产生腐蚀变质，这对抛光过程和效果产生不利影响。J W Lee，K P Hong，M W Cho 和 S H Kwon 等解决了这个问题[14]。他们在磁流变液中加入甲基丙烯酸（PMMA）来保护羟基铁粉，如图 1.5 所示，并对BK7 光学玻璃进行抛光实验，最后得到较好的表面质量，其 Ra=0.86nm。Manchester大学的 Chunlin Miao，John C. Lambropoulos 等研究了工艺参数对抛光硼硅酸盐玻璃时的材料去除率的影响[15]。他们发现剪切应力与纳米金刚石粉末浓度，渗透深度，磁场强度和工件与旋转 MR 流体缎带之间的相对速度无关，而主要由材料的机械性能决定。体积去除率（VRR）随渗透深度而增加，但对磁场强度不敏感。正如 Preston 方程所预期的，VRR 与缎带和工件之间的相对速度密切相关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化锆陶瓷磨削加工的研究现状[J]. 侯永改,田久根,路继红,马加加. 中国陶瓷. 2014(09)
[2]氮化硅陶瓷滚子磁流变与超声波复合抛光技术[J]. 张占立,张运瑞,叶秀玲,王恒迪,邓四二. 河南科技大学学报(自然科学版). 2014(04)
[3]环带式磁流变抛光装置设计[J]. 陈智利,杨绍培,阳志强,郭忠达,刘卫国. 兵工自动化. 2014(05)
[4]电火花线切割型腔模具的磁流变抛光方法[J]. 陈伟,韩福柱,王津,徐成. 电加工与模具. 2014(02)
[5]磁流变数控抛光技术研究[J]. 袁志刚,唐才学,郑楠,钟波. 制造业自动化. 2013(02)
[6]工程陶瓷加工技术的现状与发展[J]. 罗志海,杨润泽. 陶瓷. 2010(10)
[7]精密磁流变抛光装置的设计与应用[J]. 杨建国,李中会,李蓓智,陶晓峰. 机械设计与制造. 2010(09)
[8]机床定位精度对磁流变抛光的影响分析[J]. 谢超,李圣怡,彭小强,宋辞. 航空精密制造技术. 2009(04)
[9]光学元件抛光亚表面损伤实验研究[J]. 刘志军,李圣怡,王卓,彭小强. 航空精密制造技术. 2008(05)
[10]超声加工技术的研究现状及其发展趋势[J]. 曹凤国,张勤俭. 电加工与模具. 2005(S1)
博士论文
[1]磁流变抛光液的研制及去除函数稳定性研究[D]. 白杨.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]液体磁性磨具光整加工技术研究[D]. 孙桓五.太原理工大学 2008
[3]超声波磁流变复合抛光关键技术研究[D]. 王慧军.哈尔滨工业大学 2007
[4]确定性磁流变抛光的关键技术研究[D]. 彭小强.国防科学技术大学 2004
[5]磁流变抛光技术的研究[D]. 张峰.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]超声波磁流变复合抛光面形误差修正技术研究[D]. 林永勇.哈尔滨工业大学 2010
[2]KDP晶体的磁流变抛光技术研究[D]. 马彦东.国防科学技术大学 2007
[3]超声波磁流变复合抛光实验装置研制及工艺研究[D]. 陈亚春.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3142127
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁流变抛光基本原理图
第 1 章 绪 论1.2 磁流变抛光原理在磁流变抛光过程中，通过磁流变液流体流动产生的流体动力来实现材料的去除，如图 1.1 所示。与传统的抛光方式相比，抛光力是通过可以精确控制的表面剪切应力提供的[9]。为了进一步与传统抛光方式进行比较，Kordonski 等提出磁流变抛光过程中材料去除的剪切模型，如图 1.2 所示，磁流变液被运动的转动轮从右侧带到左侧，在抛光区域与工件表面接触。高剪切强度的薄层接近工件表面，这种强剪切力能够使非磁性磨料抛光工件。流体的粘度、速度、外施加磁场大小和工件位置决定了剪切应力的分布和大小，而这些是可以高精度控制的。剪切力主要起微观切削的作用[10]。
图 1.3 MR 流体喷射抛光系统[13]图 1.4 微观切削的金字塔模型[13]由于氧化性等原因使得羟基铁粉在磁流变液中产生腐蚀变质，这对抛光过程和效果产生不利影响。J W Lee，K P Hong，M W Cho 和 S H Kwon 等解决了这个问题[14]。他们在磁流变液中加入甲基丙烯酸（PMMA）来保护羟基铁粉，如图 1.5 所示，并对BK7 光学玻璃进行抛光实验，最后得到较好的表面质量，其 Ra=0.86nm。Manchester大学的 Chunlin Miao，John C. Lambropoulos 等研究了工艺参数对抛光硼硅酸盐玻璃时的材料去除率的影响[15]。他们发现剪切应力与纳米金刚石粉末浓度，渗透深度，磁场强度和工件与旋转 MR 流体缎带之间的相对速度无关，而主要由材料的机械性能决定。体积去除率（VRR）随渗透深度而增加，但对磁场强度不敏感。正如 Preston 方程所预期的，VRR 与缎带和工件之间的相对速度密切相关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化锆陶瓷磨削加工的研究现状[J]. 侯永改,田久根,路继红,马加加. 中国陶瓷. 2014(09)
[2]氮化硅陶瓷滚子磁流变与超声波复合抛光技术[J]. 张占立,张运瑞,叶秀玲,王恒迪,邓四二. 河南科技大学学报(自然科学版). 2014(04)
[3]环带式磁流变抛光装置设计[J]. 陈智利,杨绍培,阳志强,郭忠达,刘卫国. 兵工自动化. 2014(05)
[4]电火花线切割型腔模具的磁流变抛光方法[J]. 陈伟,韩福柱,王津,徐成. 电加工与模具. 2014(02)
[5]磁流变数控抛光技术研究[J]. 袁志刚,唐才学,郑楠,钟波. 制造业自动化. 2013(02)
[6]工程陶瓷加工技术的现状与发展[J]. 罗志海,杨润泽. 陶瓷. 2010(10)
[7]精密磁流变抛光装置的设计与应用[J]. 杨建国,李中会,李蓓智,陶晓峰. 机械设计与制造. 2010(09)
[8]机床定位精度对磁流变抛光的影响分析[J]. 谢超,李圣怡,彭小强,宋辞. 航空精密制造技术. 2009(04)
[9]光学元件抛光亚表面损伤实验研究[J]. 刘志军,李圣怡,王卓,彭小强. 航空精密制造技术. 2008(05)
[10]超声加工技术的研究现状及其发展趋势[J]. 曹凤国,张勤俭. 电加工与模具. 2005(S1)
博士论文
[1]磁流变抛光液的研制及去除函数稳定性研究[D]. 白杨.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2015
[2]液体磁性磨具光整加工技术研究[D]. 孙桓五.太原理工大学 2008
[3]超声波磁流变复合抛光关键技术研究[D]. 王慧军.哈尔滨工业大学 2007
[4]确定性磁流变抛光的关键技术研究[D]. 彭小强.国防科学技术大学 2004
[5]磁流变抛光技术的研究[D]. 张峰.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2000
硕士论文
[1]超声波磁流变复合抛光面形误差修正技术研究[D]. 林永勇.哈尔滨工业大学 2010
[2]KDP晶体的磁流变抛光技术研究[D]. 马彦东.国防科学技术大学 2007
[3]超声波磁流变复合抛光实验装置研制及工艺研究[D]. 陈亚春.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3142127
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