基于固—液搅拌混合与直接成型的磁性磨粒粘结法制备工艺与试验研究

发布时间：2020-07-01 07:52

【摘要】：磁性磨粒光整加工技术是一种非传统的提高零件表面质量工艺,具有加工效果好、效率高、不改变试件的尺寸和形状精度等优势,在国内外引起了广泛的研究。作为该种加工技术的刀具,磁性磨粒是影响零件加工质量和加工效率的关键因素,其光整加工性能、使用寿命与制备工艺密切相关,因而磁性磨粒制备工艺成为磁性磨粒光整加工技术发展的关键问题。与其他磁性磨粒制备工艺相比,粘结法具有工艺简单、成本低廉的优势,但目前粘结法制备工艺存在磁介质相、磨粒相和树脂三者混合不均匀,操作难度大,树脂使用过量等问题。另外,该工艺采用机械破碎的方式来获得磁性磨粒。但是在机械破碎的过程中,破碎机产生的破碎力度难以控制,再者完全固化后的树脂基体强度变大,使得坯体破碎难度进一步增加,在破碎过程中很容易导致磁介质相和磨粒相分离,并产生大量的微细粉末无法使用,造成浪费。针对以上磁性磨粒粘结法制备工艺存在的问题,提出一种磁性磨粒粘结法制备工艺,采用机械搅拌的方法,使磁介质相和磨粒相在物理分散作用下均匀分散在稀料中,并通过挤压成型的方法制备磁性磨粒。以改善磁介质相、磨粒相和树脂三者的混合质量,并尽量避免破碎造成的浪费。具体的研究内容如下:(1)分析了现有磁性磨粒粘结法制备工艺中存在的问题;在理论分析的基础上提出一种固液两相搅拌混合的磁性磨粒粘结法制备工艺技术方案,并对其进行了试验验证;最后确定一种固液两相搅拌混合的磁性磨粒粘结法制备工艺。(2)通过SolidWorks和ANSYS Workbench对磁性磨粒成型装置进行结构设计和有限元分析,并通过理论和光整加工性能试验对两种磁性磨粒成型方案进行对比分析。结果表明,与料桶侧面成型制备磁性磨粒的方案相比,料桶底部成型制备磁性磨粒的方案较优。采用料桶底部制备的磁性磨粒加工性能好,粗糙度值粗糙度值Ra从初始0.800μm下降到0.076μm,Rz值从初始4.44μm下降到0.54μm。(3)以45~#钢管为试件,对制备的磁性磨粒光整加工性能进行了试验研究。结果表明与固-固混合式制备的磁性磨粒相比,采用固-液混合式制备的40目磁性磨粒进行光整加工,Ra值从初始0.800μm减小到0.076μm,Rz值从初始4.44μm减小到0.54μm,材料去除率MRR为0.67μm/min;其次对磁性磨粒的性能指标进行了测试,与固-固混合式制备的磁性磨粒相比,固-液混合式制备的磁性磨粒微观结构较好,使用寿命较长。(4)以6061铝合金管为研究对象,采用粘结法制备的磁性磨粒对其进行光整加工试验研究。结果表明:当磁极头为90°布置时,与固-固混合式制备的磁性磨粒相比,采用固-液混合式制备的磁性磨粒加工效果较好。(5)以TC4钛合金板为试件,采用不同磁性磨粒对其外圆表面进行磁性磨粒光整加工。二种不同磁性磨粒光整加工效果相比较,采用固-液混合式磁性磨粒光整加工时,效果较优。(6)采用正交试验研究了磁性磨粒制备成型过程中制备参数压杆转速、往复运动频率、往复运动振幅对磁性磨粒光整加工性能的影响。根据极差分析得到各参数对磁性磨粒光整加工性能影响的顺序;方差分析表明各参数以及参数间的交互作用对磁性磨粒光整加工性能的影响都不显著。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG580.6

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本文编号：2736491