粘弹性磁性磨料光整加工机理及实验研究.doc

粘弹性磁性磨料光整加工机理及实验研究装备制造业的升级和发展离不开先进制造技术的进步,表面光整加工技术作为一种先进制造技术日益受到广泛重视。磁力光整加工作为表面光整加工技术的重要组成部分,以其特殊的光整机理和加工方法,在许多传统光整方法难以实现的地方得到广泛应用。为了推动磁力光整加工的应用,研究开发出制备工艺简单、光整效果好、成本低廉的磁性磨料成为了关键,也是本文研究的主要出发点。粘弹性磁性磨料具有良好的流动性、自适应性、加工精度高以及制备方法简单等优点,有利于解决细长管内壁、阶梯孔、盲孔、交叉孔、细微沟槽、曲面等异型表面的光整加工难题。本文的主要研究内容如下：1、对非牛顿流体进行了初步分类,确定了粘弹性磁性磨料属于非牛顿流体中的宾汉流体,建立了相关力学模型,为分析磨料的各种力学性能提供了理论基础。2、运用了流变学原理,研究了粘弹性磁性磨料在磁场作用下的流变效应,发现影响磨料剪切应力的主要因素有磁场强度、基体粘度、固相颗粒体积分数；分析了单颗磨粒在光整加工过程中的受力状态,在微量磨削理论的基础上,阐述了粘弹性磁性磨料的光整机理。3、分析和对比了几种不同基体材料制备出的粘弹性磁性磨料的流动性、粘附性、稳定性和制备难易程度,最终选择了综合性能较好的甲基硅胶和硅硼聚合物作为基体材料来制备磨料,介绍了用甲基硅胶和硅硼聚合物制备粘弹性磁性磨料的工艺流程及相关原理。4、通过正交实验,找到甲基硅胶基体的较好配比为：绝缘油占基体质量为5%,油酸占基体的质量的4%,硅油占基体质量的2%,增塑剂占基体质量的1%;在此基础上,再次通过正交实验优化了磨料的配比,得到较好的成分配比为：铁粉与碳化硅的质量比为3：1,碳化硅为200目,铁粉为100目,基体占磨料总质量的30%。5、用制备出的两种粘弹性磁性磨料对钛合金(TC4)管内表面和镁合金(AZ31B)平板表面经行了光整加工实验,加工15min后,钛合金内孔表面粗糙度从加工前的Ra0.63μm降低到Ra0.282μm,加工镁合金10min后,表面粗糙度从Ra0.983μm降低到Ra0.352μm,验证了粘弹性磁性磨料对钛合金及镁合金的光整性能。