磁性复合流体抛光过程中水分对抛光性能的影响

磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)具有优异的抛光性能,然而MCF抛光液中的水分在抛光过程中流失,抛光性能随之降低,这将增加抛光成本并严重影响MCF抛光的工程应用。针对磁性复合流体抛光液在抛光过程中水分流失的问题,探究了抛光过程中MCF水分含量对MCF形貌特征、抛光区域温度、正压力与抛光质量的关系,构建MCF中水分对抛光质量的影响机理。首先,分析了抛光过程中不同水分占比抛光液对抛光性能的影响规律,采用工业相机观察MCF抛光液抛光前后的形貌特征。然后,通过总结抛光过程温升-磁流体状态-抛光作用力-抛光质量的内在联系,构建不同水分含量MCF的抛光机理。最后,通过向MCF抛光液中定量补充水分,有效地缓解了MCF抛光液抛光效果降低的问题。实验结果表明:(1)当MCF抛光液水分占比为45%时初始抛光效果较好,抛光10 min内工件的表面粗糙度由0.410μm下降到0.007μm;而使用已持续抛光50 min的MCF加工10 min后工件的表面粗糙度由0.576μm下降到0.173μm。MCF随着抛光时间的增加MCF抛光性能大幅下降;(2)随着抛光液中含水量的降低,抛光时磁性颗粒形成的链状结构恢复能力变差,进而影响其抛光性能;(3)在抛光过程中向MCF抛光液补充水分后,抛光结束时工件的表面粗糙度下降率由无添加时的69.97%提高至86.69%,材料去除率由0.95×10^(8)μm^(3)/min提升到1.45×10^(8)μm^(3)/min,抛光正压力由3.7 N提升到4.2 N。当抛光过程中补充水分,使MCF的水含量占比维持在45%左右时,可以保持其长效稳定的抛光能力,有效地延长MCF的使用寿命。