电解加工中磁场对电场分布的影响

探讨如何将磁场叠加到电解加工装置上，使间隙电场按有利于提高加工精度的方式分布，分别进行了静态和动态磁场的试验。测量、分析后发现，只有在叠加磁场方向垂直于电场方向且N极指向电场叠加磁场时，对电场均布有较明显的作用。     

磁场对电解加工过程影响的实验研究

为了揭示磁场对电解加工的影响,在流速为0.3~1.5 m/s范围内通过添加不同方式、不同强度的磁场进行实验。结果表明:当磁场方向和流场垂直时,在流速较低的情况下阻碍了加工,当流速达到1.54 m/s时增加了去除量;当磁场方向和流场平行时,在流速和磁场都较低时阻碍了电解加工速率,当磁场强度增大到4400 m T后开始促进加工速度。     

磁场对放电间隙排屑的效果

本文论述了磁场对放电间隙排屑的试验结果。当加工铁磁性材料时,有两种磁场情况影响了放电间隙: 1)垂直于放电间隙的磁场,其结果使间隙增大; 2)与放电间隙平行的磁场分量沿间隙的出口方向逐渐增大,其结果使被蚀除下的微粒得以加速流动。采用10毫焦耳以上的放电能量对钢工件所作的试验表明,当具有磁场时即使不冲油也能进行大面积或深孔加工。上述两种磁场情况都能使放电间隙内的排屑得以改善,但是与放电间隙平行的磁场分量有一优点,就是在排屑得到同样地改善情况下,则只要采用较小的磁场强度即可。这与靠增大间隙来改善其排屑相比,就可减小对加工精度的影响。     

基于磁场复合和高频、窄脉冲电流电解加工的试验研究

通过磁场复合和高频、窄脉冲电流电解加工工艺,实现了薄壁大面积(10 000mm2)型面铝基材料零件的稳定小间隙加工.试验研究中采用高频、窄脉冲电流,解决了加工间隙流场不均匀的问题;采用磁场复合电解加工工艺方法,解决了试件的表面质量差和杂散腐蚀严重的问题.     

叠加磁场方孔电解加工试验研究

为了提高型孔电解加工精度和表面质量,分别采用在方孔阴极体的四壁和芯部镶贴永磁体两种方案进行电解加工工艺试验.结果表明,与不叠加磁场相比,在相同工艺参数下,四壁镶贴永磁体有利于改善表面粗糙度,芯部镶嵌永磁体有利于减小杂散腐蚀.     

磁场电解磨削

电解磨削时金属的蚀除是靠电解作用和机械磨削作用同时进行的。工件和磨轮接直流电源,磨削时磨轮上凸出的磨料微粒使工件(阳极)和磨轮(阴极)之间保持一定的电解间隙。加工时把电解液喷射到磨轮和工件之间,使电流流过间隙。在电解磨削中广泛使用金刚石磨轮,特别是磨削硬质合金时。     

复合进给对锥形孔电解加工过程的影响

为提高锥形孔加工精度,采用圆锥阴极复合进给的电解加工工艺方案,首先分析了阴极复合进给对加工间隙流场的影响,从促进加工间隙电解产物的排出及优化间隙流场的角度证明了复合进给能有效提高电解加工精度。基于自主研制的复合进给电解加工装置系统进行了工艺试验,研究了复合进给参数对锥形孔孔径及锥度的影响。最后,采用优选的工艺参数加工出的锥形孔能满足现有喷油嘴锥形孔的加工要求,且加工过程稳定。     

关于电解加工遗传误差的分析

本文对电解加工误差的主要组成部分——遗传误差,进行了比较全面的分析。文中着重分析了提高去除速度比以减小遗传误差的三条主要途径: 1.选用合适的钝性电解液,以改善电流效率特性,从阳极膜与电流效率的相互关系中,寻求阳极/电解液的合理匹配,利用过钝化区阳极膜特征的变化,获得良好的电流效率特性。 2.采用混气电解加工,以改善电导特性。通过设计合理的混合腔和选用适量的气、液流量,使加工间隙内的气液混合比获得合理的分布,保证良好的电导特性。 3.采用高速进给,以实现小间隙加工。通过改进设备条件和精心设计阴极,缓和加工间隙小与电流密度大的矛盾,使进给速度大幅度提高,从而实现小间隙加工。电解加工过程是在小间隙、大电流密度、高电解液流速和强电解质溶液的特定条件下,在工件阳极和电解液的界面上所进行的阳极溶解过程。由于阳极溶解的需要及其结果,在工件和工具电极之间存在着加工间隙。同时,由于影响阳极溶解的因素很多,且其变化规律又较复杂,致使加工间隙也随之变化多端。这种加工间隙的存在及其变化,就是电解加工误差的主要来源。因此,加工误差实质上是工件表面上阳极溶解不均匀性的宏观反映。对加工误差的分析,必须连系阳极溶解过程的本质,及其伴生的加工间隙,才能逐步认识其变化规律,寻求提高电解加工精度的有效途径。电解加工的综合误差是由四方面误差组成: (1)遗传误差:由于毛坯余量不均匀而产生的误差; (2)复制误差:由于加工间隙不均匀而产生的误差; (3)重复误差:由于加工间隙不稳定而产生的误差; (4)工具误差:由于工具型面不正确而产生的误差。本文试就遗传误差问题作简要分析。     

高温超导准永磁体及在超导马达上的应用

日本IMRA材料开发研究所探讨了用化系熔融块材进行脉冲磁化制取准永磁体的特性，叙述了在液氮温度和由冷冻机冷却的更低温度下脉冲磁化的结果，用这种熔融块材试制了超导马达，探讨了它的实用性能．首先开发了采用脉冲磁场磁化熔融法块材的简便方法，将块材置于磁化线圈中，在液氮中冷却，由电容器放电导入电流产生脉冲磁场进行磁化．为了测定加磁场过程中碰通的运动，在试料表面设置几个霍尔元件，测定磁通密度．由于脉冲磁化时，磁通在短时间内于试料中运动，因欧姆损耗，磁遭受到粘性力，限制了磁通的运动，所以相对于所加磁场，其磁化…     

浸液复合磁化探伤装置产生的磁场

分析了浸液复合磁化探伤装置所产生的合成磁场，结论如下：它是个平面旋转磁场，故与受检工件侧面圆柱面同心的弧状裂纹用穿棒法是检查不出来的，而工件的退磁因子与复合磁化法中所用的磁化方式无关。     

超大双魔环设计与装配的研究

用Ansoft Maxwell有限元分析软件对超大双魔环永磁结构进行了设计分析,以确定设计方案。超大双魔环的外部魔环内、外径分别达到260mm、300mm,内部魔环内、外径分别达到222mm、251mm,双魔环高度达200mm。双魔环结构采用的内外魔环分别由32个单元永磁块组成的魔环永磁结构。在实际装配过程中各个单元磁体尺寸相对误差小,磁体单元无碎裂,魔环外部基本没有漏磁,计算场强值与实测场强值相符。超大双魔环结构内外魔环磁化方向角度为0°时,实测中心磁场场强为2700Gs,当内外魔环磁化方向角度为180°时,实测中心磁场场强为30Gs。超大双魔环结构中心磁场场强在30Gs至2700Gs范围内可调。     

新型高频动圈式直线力马达的研究

直接反馈两级滑阀式电液伺服阀的动圈式直线力马达存在质量比较大、电磁力小、响应时间长和响应速度慢的问题。通过分析传统动圈式直线力马达的永磁体放置方法及其永磁体磁化方向,发现磁力线分布不均匀,磁通密度低,而且与线圈电流方向不垂直。在现有的技术基础上,提出根据磁力线方向的异同在轴向放置3组线圈,形成一种新型五环型Halbach磁化阵列动圈式直线力马达。静态磁场与动态特性的仿真结果表明:新型直线力马达产生的电磁力提高2.5倍左右,阶跃响应时间为6 ms,频宽达到277 Hz。     

一种用于驱动金属液的阿基米德型螺旋磁场

采用小块单元永磁体堆积的方式搭建了永磁螺旋磁场,并研究了其所驱动的金属液流动模式。首先,通过实验测量和数值模拟的方法分析了螺旋磁场的空间分布特点:螺旋磁场可视为由旋转磁场和行波磁场在空间上叠加而成;其次,实验测量和数值模拟的结果表明:理想螺旋磁体与采用单元永磁体堆积所形成的实际磁场的分布与强度较一致;最后,采用超声多普勒测速仪(UDV)对永磁螺旋磁场所驱动的金属液流进行了定量的速度测量研究,发现永磁螺旋磁场在一定参数条件下能驱动全域的螺旋流。     

稀土永磁材料微观结构与技术磁性关系的现状和研究设想

本文阐明了永磁材料的微观结构和技术磁性的内涵和意义。根据反磁化过程中反向畴壁形成和运动的具体特点,综述了稀土永磁材料微观结构和技术磁性关系的研究现状,提出了引入数值计算方法进一步研究其结构-性能关系的某些设想。     

超导块材磁体在高温超导磁悬浮车系统中的两种潜在应用

研究了超导块材磁体在高温超导磁悬浮车系统中的2种潜在应用。高温超导YBCO块材经过Lakeshore恒磁场充磁机充磁之后,利用高温超导磁悬浮测试装置研究了其在永磁轨道上方的悬浮和导向性能;实验发现2种不同充磁方向励磁的块材磁体表现出明显不同的行为,其中一种对悬浮力帮助比较大,另一种则对导向力帮助比较大。这一结果可以为某些特殊需求(如重载、弯道运行等)的高温超导磁悬浮车系统设计提供一定的实验依据。     

磁场深冷处理对42CrMo钢耐磨性的影响

基于深冷处理提供的温度场和永磁体提供的匀强磁场,对42CrMo合金钢进行磁场深冷处理,并与常规工艺和深冷处理工艺进行了对比分析。结果表明:磁冷工艺在深冷处理工艺的基础上进一步提高了42CrMo钢的耐磨性,磁冷工艺处理材料的耐磨性较常规工艺和深冷工艺分别提高约26.7%和22.2%。这是由于深冷处理使得残留奥氏体进一步转化为马氏体;深冷处理也使得过饱和马氏体析出大量碳生成碳化物;深冷处理中磁场的存在对α-Fe晶格的作用使过饱和马氏体析出碳的方向得到优化,回火屈氏体在磁场方向致密聚集,耐磨性提高。     

一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题,提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型;综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响;在最小气隙长度不变的前提下,确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值),并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构);最后,通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性,并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案,实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。     

铁磁材料电磁超声无损检测数值模拟

电磁超声无损检测由于具有无需耦合剂、检测速度快、效率高等优点而被应用于众多工程领域。文章研究了碳素钢电磁超声无损检测数值模拟中的重点问题——磁性材料内部磁场分布的数值模拟方法。以麦克斯韦方程组为理论基础,基于等效磁极化法开发了铁磁材料内部的磁化强度计算方法和程序。数值模拟中采用有限元-边界元混合方法,并采用等效电流模型计算永磁体磁场分布,以实现铁磁性材料内部三维静态磁场数值模拟。通过对数值模拟结果的分析及与ANSYS计算结果进行比对,验证了方法的有效性。     

磁粉探伤爬壁机器人设计与研究北大核心

针对目前钢制管道壁面检测工作主要依靠人工手持探伤设备进行检测的情况,设计四轮驱动磁粉探伤爬壁机器人。对机器人的两种危险状况进行静力学分析,得出永磁轮最小吸附力为250 N。建立永磁轮尺寸优化模型并将它导入有限元分析软件Ansoft Maxwell,优化得到永磁轮轭铁厚度为6 mm、半径为20 mm。对永磁轮进行磁场分析并研究轭铁厚度与半径变化对吸附力的影响;组装机器人样机进行实验。结果表明:所设计的机器人能够沿壁面稳定行走与转向,验证了机器人设计的合理性。     

分裂齿集中绕组永磁游标电机电磁转矩特性分析

为了研究分裂齿集中绕组永磁游标电机(PMVM)的电磁转矩特性,基于磁场调制原理建立PMVM的磁动势磁导模型,给出永磁体和电枢绕组单独作用下气隙磁密谐波的次数和转速表达式,分析产生平均转矩和转矩脉动的谐波次数。采用麦克斯韦应力张量法计算各主次谐波产生转矩的大小,确定各主次谐波对电磁转矩的影响。通过有限元分析对结果进行了验证。结果表明：PMVM的电磁平均转矩绝大部分由16次谐波产生,占比98.83%,转矩脉动主要由16、34、48次谐波产生,占比52.29%。PMVM电磁平均转矩的来源主要为永磁体产生的气隙磁密基波,因此可改变永磁体的用量和形状增大其产生的气隙磁密基波以提升PMVM电磁转矩性能。