基于无理数转速比的导磁轴套磁粒研磨试验

目的 解决大型导磁类零件内表面的精密研磨加工困难、加工效率低等问题。方法 采用旋转磁极方法对内表面进行磁粒研磨。工件由车床主轴驱动旋转,将磁极伸入工件内部,并在电机驱动旋转的同时,随着车床刀架往复进给,驱使磁极与工件内表面之间填充的磁性磨粒摩擦工件表面,完成对工件内表面的光整加工。利用ADAMS软件对有理数和无理数转速比下的研磨轨迹进行模拟,讨论不同转速比对研磨轨迹和工件表面质量的影响;采用响应面法将影响研磨的主要工艺参数(工件转速、磁极转速、磁性磨粒粒径)进行优化设计;通过研磨试验分析表面形貌和表面粗糙度数据,验证优化后工艺参数的可靠性。结果 采用响应面法分析可知,当工件转速为98 r/min、磁极转速为2 435 r/min、磁性磨粒粒径为190 μm、磁粒研磨加工时间为40 min时,工件的表面粗糙度从原始Ra 3.32 μm降至Ra 0.198 μm,表面粗糙度改善率(ΔRa)为94.04%。工件表面划痕、加工纹理等表面缺陷得到了有效去除,加工后工件表面更加光亮、均匀,大幅提高了工件的使用寿命。结论 当磁极与工件的转速比为无理数时,其研磨效果最好,研磨轨迹的干涉效果更好,单位面积内的交错次数更多,交织出的网状结构网格更均匀、致密,未加工区域面积更小。采用响应面法能够对试验结果进行优化参数数学建模设计,拟合出的最佳工艺参数组合可提高大型导磁材料轴套类零件的加工效率和表面质量。     

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。     

球形磁极在小直径钛合金管内表面抛光中的应用

针对传统磁力研磨对小直径钛合金管内表面进行精密抛光时,研磨效率低、加工后表面质量不理想的问题,提出将多个球形磁极作为辅助抛光工具放置在管件内部,配合多种运动,完成对小直径钛合金管内表面的高效精密抛光。对比了添加不同辅助抛光工具后工件的表面粗糙度值和材料去除量的变化,分析了工件转速对研磨效果的影响。对4×150mm的TC4钛合金管进行精密抛光实验,实验结果表明:工件转速为20000r/min时的研磨效果最好,使用球形磁极研磨40min后,工件表面粗糙度值稳定至Ra0.2μm,材料去除量可达55mg,原始缺陷被去除;使用球形磁极作为辅助抛光工具时,研磨效率显著提升,且能够获得理想的表面质量;当工件转速不超过临界值时,工件的转速越高,研磨效果越好。     

磁研磨法对微型阶梯轴表面的抛光处理

阶梯轴类工件表面的全方位抛光处理，对工具形状精度的要求很高，而且加工毛刺不易剔除，特别是微型工件。利用磁研磨法，可以较好地解决此类问题。在普通车床上，增加一对磁极：磁性磨粒填充在工件和磁极之间。由于磁场中磁力线作用，磁性磨粒压附在工件表面，对工件进行磁研磨。磁性工件在磁场中能被磁化，成为新的磁极，从而改变加工间隙；而非磁性材料工件不能被磁化，磁极间的工作间隙较大。因此，二的磁研磨特性必然有很大区别。本以阶梯轴为例，对微型复杂形状的轴类工件应用磁研磨加工的可能性进行了讨论。     

基于3D打印航空发动机喷油管磁力研磨试验研究

目的针对镍基合金GH4169航空发动机喷油管进行磁力研磨光整加工试验研究,分析内置辅助磁极磁力研磨对工件内表面及交叉孔相贯线去毛刺的效果。方法利用磁粒研磨内置辅助磁极光整加工对工件内表面及内交叉孔相贯线处进行磁力研磨加工,通过研磨粒子与工件之间的划擦、磨削等运动,提高工件表面质量和去除内交叉孔相贯线处的毛刺。结果磁轭转速为1000 r/min,加工间隙为6 mm,采用圆柱形辅助磁极及平均粒径为250μm的磁性磨料时,其加工效果比传统的加工效果好,且效率更高,工件表面粗糙度从原始的5.8μm降至0.47μm(Ra0.5μm),内交叉孔相贯线处的毛刺明显被去除,且由于磁性研磨粒子的研磨作用,可对其进行二次光整加工。结论通过磁力研磨内置辅助磁极光整加工方法,原始工件内表面存在的褶皱、微裂纹明显得到改善,交叉孔相贯线处的毛刺也明显被去除。试验选用磁性研磨粒子粒径为250μm时,研磨效果最佳。通过磁力研磨光整加工后,管件能够得到良好的表面效果,提高了管件的综合性能。     

聚磁盘形状对磁粒研磨加工管件内表面的影响

目的提高磁粒研磨法加工管件内表面的质量及加工效率,探究磁粒研磨法中不同形状的聚磁盘对管件内表面的影响。方法利用Maxwell软件对轴向开槽聚磁盘与不开槽聚磁盘进行磁场强度模拟和磁感应线模拟,分析不同形状的聚磁盘的磁感应强度变化和磁场强度分布。利用磁粒研磨法对工件内表面进行研磨加工,对研磨之后的工件表面粗糙度进行测量,并对微观形貌进行观察。结果在磁粒研磨工具转速为500 r/min、加工时长为15 min的条件下,聚磁盘为未开槽时,表面粗糙度由原始的0.509μm降至0.127μm,表面粗糙度改善率(%ΔRa)为75.04%;当聚磁盘为轴向开槽时,工件表面粗糙度由原始的0.553μm降至0.097μm,工件的表面粗糙度改善率(%ΔRa)为82.45%。结论在相同的加工条件下,当聚磁盘轴向开槽时,相对于轴向不开槽的聚磁盘,磁粒研磨管件内表面的研磨效果更好,表面粗糙度改善率和研磨效率更高。     

钛合金空间弯管磁粒研磨工艺参数分析

目的提高钛合金空间弯管内表面的研磨效率。方法使用磁粒研磨法,使磨粒随研磨抛光装置旋转并在机械手驱动下沿弯管中心轴线做往复运动,完成对弯管内表面的研磨。选取了影响磁粒研磨工艺的聚磁装置进行分析,并将影响研磨的主要工艺参数(磁极转速、磁性磨粒粒径、轴向进给速度)用响应面试验设计法进行设计后开展研磨试验,根据试验数据得到了最佳研磨参数,并验证了优化后工艺参数的可行性和可靠性,最后通过超景深显微镜和粗糙度测量仪对研磨后的形貌进行分析。结果通过试验数据分析可知,当磁极转速为550 r/min、磁性磨粒粒径为200μm、轴向进给速度为1 mm/s时,与夹角为60°的聚磁装置配合使用效果最佳。当加工时间达到30 min时,空间弯管内表面粗糙度降至0.12μm,且与以往未使用最佳条件加工至相同状态下耗时40 min相比,减少了25%的时间,且其表面的灰色锈斑、加工纹理和划痕被很好地去除,表面变得更加均匀、细密、光亮。结论通过响应面法试验分析以及对聚磁装置形状选择可以有效提高研磨抛光装置对空间弯管内表面的加工效率,节省加工时间。     

磁粒复合研磨SUS304不锈钢孔道的机理与试验研究

目的 为探究磁粒研磨法对SUS304不锈钢孔道表面质量的影响,优化磁粒研磨工件内表面的工艺方案。方法 首先,基于磁极单轨迹运动和复合轨迹运动两种不同形式,分别对磁粒研磨孔道内表面的基本原理和运动轨迹进行了理论分析;其次,利用ANSYS软件对孔道内壁的磁场强度进行了有限元分析;最后,通过磁粒研磨法对孔道内壁进行试验验证。利用超景深3D显微镜和触针式表面粗糙度测量仪,分别测取孔道表面微观形貌和表面粗糙度。结果 研磨加工时间均为15 min,磁极为单轨迹运动时,工件表面材料去除量为662 mg,孔道内壁的表面粗糙度值由原始的2.0 μm降至0.48 μm;磁极为复合轨迹运动时,工件表面材料去除量高达892 mg,孔道内壁的粗糙度值下降至0.24 μm。结论 磁极为复合轨迹运动时,相对于传统的磁极单轨迹运动,磁粒研磨效率进一步提高,工件表面微观形貌以及表面粗糙度都有明显改善,研磨后的工件内表面质量更佳。     

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。     

旋转磁极在SUS304管内表面精密抛光中的应用

用传统磁力研磨方法对管内表面进行抛光处理时,加工效率低且加工后表面质量差。针对该问题,文章采用旋转磁极辅助磁力研磨装置,对SUS304管内表面进行抛光试验研究。分析了3种不同加工方式下工件内表面的表面质量、表面微观形貌以及材料去除量的变化。结果表明:添加旋转辅助磁极后管内表面上无"彗尾"划痕现象,经过40min的加工,工件内表面质量得到明显改善,表面粗糙度值由R_a1.3μm降至R_a0.2μm,加工效率显著提升,材料去除量可达到100mg。     

展示磁场空间分布的磁性液体系列装置研制

根据磁性液体在外加磁场条件下特殊的形状变化,利用自制的磁性液体制作了系列展示磁场空间分布的装置。该系列装置可以生动地三维展示磁场的空间分布,激发学生学习相关科学文化知识的热情。     

磁屏蔽对内圆磁力研磨加工影响的研究

在分析内圆磁力研磨加工原理的基础上，通过建立适量的假设条件，简化了磁力研磨加工区域中的磁场，利用拉普拉斯方程及必要的边界条件推导出在磁场中圆柱腔内、外磁感应强度的近似关系，并对不同壁厚的45钢圆柱管进行对比试验，结果表明内圆磁力研磨加工只适合加工薄壁磁性材料圆管工件。     

钛的世纪回眸与展望

综述了１９９７年～１９９８年间若干磁性功能材料在研究和应用方面的若干新进展。这些新进展包括：（１）非晶和纳米晶软磁材料;（２）新的磁效应的的磁性功能材料：（３）磁共振成象在显示生物活休生等上的应用;（４）磁力显微镜的新应用;（５）磁浮火车从研究、试验和走向应用。     

EFFECT OF TEMPERING IN PULSE MAGNETIC FIELD ON MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF HIGH SPEED STEEL

Using a self-made pulse magnetic field heat treatment equipment with low or medium intensi-ty,the tempering process of high speed steel W6Mo5Cr4V2 was investigated.It was foundthat the secondary hardening process and the transformation of retained austenite for the steelwere accelerated by the pulse magnetic field,and the tempering period could be reduced tohalf of the original.It was shown by the analyses of X-ray and eletron microscopy that theprecipitation of carbides becomes more homogeneous and dispersive,and the tetragonality ofmartensite increases obviousely,which causes the improvement of hardness and red-hardnessfor the steel.It was confirmed that the service life of tools as centre bits,screw taps andpunches for nuts could be increased by 0.4 to 1.4 times by the tempering in magnetic field.     

磁性磨料在磁力研磨加工中受磁场力作用的研究

针对国内在磁力研磨加工机理领域上研究的不足，论文在磁力研磨加工原理的基础上，利用建立磁场图的方法，对磁力研磨加工中磁性磨料所受的磁场力进行了理论上的分析和推导，结果表明磁场对磁性磨料的作用力大小与磁性磨料的粒度、磁性磨料的磁化率、加工区域的磁场强度、磁通集中情况以及磁场梯度有着重大的关系。     

2003-2004年磁性功能材料及应用研究新进展

本综述性论文开始写于1996年，其后每年撰写。本年综述的内容包含：（1）磁性超薄膜；（2）巨磁电阻材料；（3）磁显微术及其应用；（4）软磁铁氧体材料；（5）磁流体材料。     

Magnetic leakage field due to sub-surface defects in ferromagnetic specimens

This paper describes analytical expressions for the magnetic leakage field of two types of internal defects: two dimensional rectangular and elliptical defects as functions of the applied magnetic field strength, the defect size and the distance below the surface. In this study, the magnetic image effects from the spatial boundary and the defect boundary are taken into consideration. That is, the leakage field of rectangular-like defects or elliptically shaped defects ‘below the surface’ are derived by using the modified dipole model and image theory. The profiles and strengths of leakage fields calculated from the proposed analytical forms are presented under various conditions and compared with experimentally measured ones.     

软磁合金的磁特性

通过对软磁合金在直流与交流磁化条件下的磁性能参数的测量、分析、比较,研讨了高磁导率合金的直流与交流磁特性之间的差异,找到了影响铁芯磁性能的原因。对如何提高软磁合金产品质量作了一些具有应用价值的探讨,以供软磁材料的研制、开发及应用时作参考。     

低,中强度脉冲磁场回火对高速钢的组织和性能的影响

用自制的低、中强度脉冲磁场(25—100kA/m)热处理设备对高速钢的回火进行了系统的研究。发现,高速钢在脉冲磁场中回火可显著加速二次硬化过程,促进残余奥氏体转变,使回火时间缩短一半以上。X射线和电镜分析表明:脉冲磁场回火不仅使马氏体中合金碳化物的析出更加均匀弥散,而且使马氏体的正方度明显升高,从而赋于高速钢更高的硬度和红硬性。并经生产实际考核证明,经脉冲磁场回火的高速钢中心钻、丝锥和螺帽孔冲头的服役寿命平均提高40—140%。     

磁力轴承支承特性的影响因素研究

磁悬浮转子动态特性是磁力轴承支承与转子动力学综合作用的结果，其好坏不仅决定悬浮能否实现，而且还直接影响其动态性能和转子的回转精度。因此开展对磁悬浮支承技术的研究，为磁悬浮转子技术应用于工业提供技术储备和可能性，具有重要的理论价值和现实意义。文章首先提出了磁悬浮转子支承磁刚度、磁阻尼的概念，并推导出其计算公式；接着采用频域等效法系统地分析了频率、转子质量、传感器、滤波、功率放大器等环节对磁刚度、磁阻尼的影响。