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180μm、磁极转速1000 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10.70μm降为0.52μm,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。

超声振动辅助磁粒研磨技术的研究进展

超声振动辅助磁粒研磨技术是在磁粒研磨的基础上增加了超声波振动功能,可以在短时间内将表面抛光至纳米级别,因其具有辅助研磨效果佳、可控性和适用性好等优点,在越来越多的领域得到了应用。首先对超声辅助磁粒研磨加工技术的发展概况进行了简要介绍,分别从表面粗糙度、材料去除率、显微组织和残余应力等方面进行了重点分析和总结。其次,超声振动工艺参数是影响研磨效果的重要因素,优化选取振幅、振动频率、主轴转速以及磨料粒径等工艺参数可以明显提高研磨效果。此外还要考虑合适的加工时间和加工间隙,从而对复杂曲面进行精密研磨。最后,提出了超声振动辅助磁粒研磨加工技术研究中存在的一些缺陷,并对其未来的发展趋势进行了展望。

基于多极模糊粗糙集的卷烟烟支多属性质量评估方法

随着卷烟厂数字化进程的加快,精确适当的评估方法直接影响卷烟的生产效率和质量。卷烟烟支质量评估本质上是群决策问题。根据卷烟烟支质量评估过程中评估信息的多属性、模糊性特点,利用多极模糊集的特性,结合粗糙集上下逼近的方法,从多极性角度改进了传统群决策模型,提出了卷烟烟支质量评估的多极模糊群决策新方法。通过相关系数的定义求解可以发现新提出的卷烟烟支质量评估模型具有更高精确度。

用强永磁磁极实现磁性研磨的研究

根据磁性研磨加工原理,分析了三种永磁磁极头对铜合金板、铝合金板和45号钢板磁性研磨的加工效果,验证了强永磁材料磁极头进行光整加工的可行性和可靠性。此项技术的开发及研究为三维自由曲面的磁性研磨加工奠定了理论基础,开创了一个新的技术途径。

一种多极阵列声波测井重要特征分析方法

文章讨论了多极阵列声波测井的原理和面临的问题,利用粗集理论的方法,分析了影响多极阵列声波测井结果的系统特征的重要性,并结合某一油田测井数据进行了应用。

新型电流变抛光工具开发及其抛光实验

针对当前电流变抛光研究中所用尖锥状工具要求抛光间隙为μm级、对设备定位精度要求高及抛光非导体需加辅助电极等不足,研制了一种新型的电流变抛光工具——集成电极工具。介绍了集成电极工具的结构,并对其电场分布进行了计算。新工具不仅可以抛光导体工件,而且也可以抛光非导体工件。工具与工件之间的抛光间隙可以大到mm数量级。以碳化钨(WC)和光学玻璃为对象,分别进行了抛光实验,并通过单因素实验给出了电压、转速、磨料浓度、抛光时间等因素与表面粗糙度的关系曲线。实验结果表明:抛光10min后,WC的表面粗糙度由Ra66.48nm下降到Ra33.18nm;光学玻璃的表面粗糙度由Ra11.02nm下降到Ra3.67nm。

旋转磁极辅助磁力研磨对TA18管内表面光整加工

采用旋转磁极辅助磁力研磨加工技术对TA18管内表面进行光整加工。对比了旋转磁极辅助和单纯磁力研磨加工前后表面粗糙度的变化,探究了辅助磁极转速和管件转速对TA18管内表面粗糙度的影响。获得了如下较佳的工艺参数:辅助磁极转速1 500 r/min,管件转速1 000 r/min,进给速率2 mm/s。在上述工艺条件下对TA18合金管内表面研磨15 min,其表面粗糙度从原始的0.89μm降至0.12μm,表面的应力状态由原始的残余拉应力+169 MPa变为压应力-112 MPa,有效提高了工件的疲劳强度。

基于旋转磁场的6061铝合金弯管内表面光整加工

为解决液压导管内表面缺陷所引起的振动和噪音,通过Ansoft Maxwell软件对不同锥度的聚磁头进行磁场强度分析,得出最佳聚磁头锥度尺寸。利用六自由度机械手臂驱动N-S-S-N四磁极圆周排布所形成的旋转磁场,带动填放在弯管内部的吸附磁性磨粒的圆柱形辅助磁极,经30 min研磨,快速去除弯管内部的沟状及鱼鳞状纹理;旋转磁场带动磁性磨粒继续研磨45 min,管件直管处由原始内表面粗糙度Ra为0.48μm降低至Ra为0.12μm;管件弯折处由原始内表面粗糙度Ra为0.67μm降低至Ra为0.13μm,完成对6061铝合金弯管内表面的光整加工。对其进行振动试验检测,当振动频率为2482 Hz时,研磨前的弯管加速度为0.3059 m/s2,研磨后降至0.1899 m/s2,振幅和噪音也显著降低,液压油路的稳定性显著提高,从而验证了对弯管内表面光整加工有利于减振降噪,提高液压导管的使役可靠性。

切削特征量影响因素显著性的粗糙集评定法

针对切削特征量影响因素的显著性检验问题 ,提出与常用的极差法和F分布法截然不同的粗糙集评定法 (RSC) ,并将其应用于Al2 O3陶瓷喷涂层超声波振动车削时表面粗糙度影响因素的显著性检验。研究结果表明 ,与极差法和F分布法相比 ,RSC法不需提供任何先验知识 ,仅从实测数据本身即可有效揭示切削特征量影响因素 (包括可量化和难量化因素 )中有较大影响的因素 ,可为切削数据的处理提供新的参考。

磁性和非磁性材料微小沟槽表面的磁力研磨光整加工

以45钢和不锈钢SUS304为研究对象,研究采用磁力研磨法对磁性和非磁性工件的微小沟槽表面的光整加工。通过理论分析,解析磁力研磨的加工机理。分别采用径向充磁和轴向充磁圆盘环形永磁铁作为磁极,结合Ansys磁场模拟分析与磁力研磨实验,探讨不同材质工件微小沟槽表面的光整加工工艺。实验结果表明:对于45钢微小沟槽表面的光整加工,不能选用圆盘环形轴向充磁磁极,应该选用圆盘环形径向充磁磁极,研磨加工后沟槽底面的表面质量要好于侧面;对于不锈钢SUS304微小沟槽表面的光整加工,选用圆盘环形轴向充磁磁极更适合,加工后底面和侧面都能获得较好的表面质量,加工效率较高。

柱上真空断路器检修评价研究

针对原有的计划检修已经不适应当前的电力需求以及柱上真空断路器检修中存在的问题,结合实际情况,构建了设备状态及风险评估指标体系,提出了基于粗糙集与支持向量机的柱上真空断路器状态检修评价模型,并采集邢台供电公司配电网的100台箱变数据进行实证分析,证明该方法具有较高的精确度。研究结果表明该模型效果良好,方法实用可行。

多磁极旋转磁场的钛合金表面磁性剪切增稠光整加工特性

目的探究多磁极旋转磁场下钛合金(Ti-6Al-4V)表面磁性剪切增稠光整加工特性。方法设计不同磁极排布的多磁极旋转磁场,通过仿真分析和实验测量,分析N-S-N、N-S-N-S和N-S等3种磁极排布下的磁场特性。基于研制的磁性剪切增稠光整介质,构建光整加工实验装置,探究磁极排布、主轴转速、旋转平台转速和加工间隙对工件表面粗糙度的影响规律,并通过扫描电子显微镜对加工前后的工件表面微观形貌进行对比分析。结果在N-S-N磁极排布下,加工区域的磁场强度较大,磁力线闭合回路较多,能够形成刚性较大和数量多的磁力刷。在N-S-N磁极排布、主轴转速600 r/min、旋转平台速度160 r/min、加工间隙0.7 mm的实验条件下,光整加工效果最优,工件表面粗糙度下降趋势明显,表面粗糙度由初始的1.2μm下降至67 nm,表面光洁度提高94%。通过扫描电子显微镜观测,工件表面的划痕显著去除,仅残留磨粒切削造成的微细划痕。结论调控多磁极旋转磁场的磁极排布可以有效控制光整加工效率,配合磁性剪切增稠光整介质和加工工艺参数优化,钛合金表面能够实现纳米级光整,表面质量显著改善。

开槽仿形磁极在轴承内圈滚道光整中的应用

为解决轴承内圈滚道表面抛光困难及研磨不均匀的问题,选用了开槽仿形磁极对轴承内圈滚道表面进行光整加工。采用Ansys Maxwell对比分析了开槽仿形磁极和仿形磁极的磁场分布,选用控制变量法探讨了各试验参数对轴承表面光整加工的影响。结果表明,在磁性研磨粒子粒径为185μm,轴承与磁极间隙为2 mm,工件转速为1200 r/min的条件下,加工时间40 min,表面粗糙度由1.35μm下降为0.13μm,表面缺陷得到有效去除。

磁粒研磨Al 2024细长管的机理及试验研究

目的探究磁粒研磨过程中外部磁极的不同排布方式对Al 2024细长管内表面研磨质量的影响,寻求一种最佳的磁极排布方式。方法首先,在理论上分析了磁粒研磨细长管的基本原理;其次,利用ANSYS软件的磁场模块对磁极的三种排布方式进行模拟,得出不同的磁感应强度曲线,通过分析曲线的变化规律来探讨磁极排布方式对研磨效果的影响;再次,设计了试验装置,对理论和有限元仿真结果进行了验证试验,通过观测内表面粗糙度值和微观形貌,对比了试验效果。结果随着磁极夹角从90?增大到180?,磁感应强度逐渐减小,有效磁场区域逐渐减小。较小的磁感应强度使得磁性磨粒在磁场中受到的研磨压力变小,磁性磨粒易于受离心力作用甩出加工区域,参与研磨的数量变少,研磨质量降低;变小的有效磁场区域使得磁性磨粒受力区域减小,被磁化的数量减少,参与研磨的数量减少,研磨质量较差。研磨时间10 min后,从试验结果中可以看出,当磁极90?分布时,表面粗糙度值下降最大,从原来的0.66μm降至0.12μm,表面的凹坑和纹理缺陷被去除,表面形貌均匀且光泽度较好。结论磁粒研磨Al 2024细长管内表面时,调整磁极排布可以提高加工区域的磁感应强度和增大有效磁场区域面积,继而提高磁性磨粒的作用效果,促进研磨的有效进行,保证较好的研磨质量。

超声辅助磁粒研磨TC4平面的光整试验研究

为了提高钛合金TC4表面质量,采用超声辅助磁粒研磨技术对TC4平面进行光整试验研究,研究了磁极开槽宽度与深度在不同比例下的磁场强度大小,及不同超声波振动幅度和磨粒粒径条件下对TC4表面粗糙度值的影响。结果表明:在磁极开槽宽度与深度比为1∶1,超声波振动幅度为10μm,磨粒粒径为200μm时,研磨加工60 min,钛合金TC4平面研磨前后的表面粗糙度值Ra由原始3.00μm下降到0.12μm,表面纹理去除,形貌得到明显改善,TC4平板表面材料力学属性加强,表面摩擦系数降低。

钛合金表面多磁极耦合旋转磁场光整加工特性

面向激光增材制造钛合金表面的光整加工需求,设计出一种多磁极耦合旋转磁场光整加工装置来研究光整加工特性。基于ANSYS Maxwell仿真软件分析了光整加工装置的磁场强度分布。搭建了实验光整平台,分析了主轴转速、C轴转速和加工间隙对表面质量的影响。结果表明,在主轴转速500 r/min、C轴转速160 r/min和加工间隙0.7 mm的加工条件下,表面粗糙度Ra由5.991μm下降至0.793μm。扫描电子显微镜(SEM)观测表明,光整后的钛合金表面沉积层消失,表面质量得到显著改善。

超声磁粒研磨Al 6061管内表面光整试验研究

以提高铝合金管内表面光洁度和加工效率为指标。在传统磁粒研磨的基础上添加辅助磁极和超声波复合的磁粒研磨装置,研究辅助磁极开槽与未开槽磁极及不同振子频率下的光整加工对管内表面的影响。在超声复合开槽磁极的装置中,选取17 kHz、20 kHz和23 kHz三种不同的振子频率进行实验研究,在振子频率为17 kHz、23 kHz时,研磨60 min,铝合金管内表面粗糙度值由原来0.60μm降至0.17μm、0.20μm,振子频率为20 kHz时,研磨60 min,铝合金管内表面粗糙值由原来0.60μm降至0.08μm。在振子频率为20 kHz下,未开槽辅助磁极研磨光整60 min后,铝合金管内表面的粗糙度值由原来0.60μm降至0.13μm,开槽辅助磁极研磨光整60 min,铝合金管内表面的粗糙度值由原来0.60μm降至0.08μm。在振子频率为20 kHz和开槽磁极最佳条件下,超声磁粒研磨铝合金管内表面粗糙度值能达到最低为0.08μm,且开槽磁极的磁场梯度相对未开槽磁极较大且有效研磨区域增大一倍,这使磨料粒子在研磨过程中更新的较为迅速,磨料利用率和研磨效率得到提高,研磨后表面纹理得到全部去除,表面均匀性达到最好。

瓦形磁极对磁粒研磨加工管件内表面的影响

目的 提高磁粒研磨加工厚壁管内表面的表面质量与表面粗糙度改善率。方法 采用聚磁盘与瓦形磁极相配合的方式,通过仿真软件对不同数量的瓦形磁极与聚磁盘的多种组合进行模拟仿真,并分析其磁感应强度变化与磁力线分布。利用磁粒研磨法对管件内表面进行研磨试验验证,研磨后对工件表面粗糙度进行测量,并观察工件表面微观形貌。分析瓦型磁极数量、主轴转速以及磁性磨粒粒径对管件内壁表面质量的影响。结果 不设置瓦形磁极时,在主轴转速为600 r/min、磨粒粒径为185μm、研磨时间为15 min的条件下,管件内表面粗糙度由原始的0.42μm左右降低至0.14μm左右,表面粗糙度改善率为67.05%,表面质量有所改善。设置2个瓦形磁极时,在主轴转速、磨粒粒径、研磨时间与不设置瓦形磁极相同的条件下,管件内表面粗糙度从原始的0.42μm左右降低至0.09μm,表面粗糙度改善率为78.57%,表面缺陷被完全去除。结论 聚磁盘与瓦形磁极相配合的磁极排布方式,使得管件内外形成封闭磁回路,增大了加工区域的磁感应强度并改善了磁场分布,工件内表面的微裂纹、凹坑等表面缺陷基本被去除,获得良好的表面加工质量和较高的表面粗糙度改善率。

石英玻璃管磁粒研磨机理与光整试验研究

为了提高激光陀螺光学腔体内壁的光整度,采用混合磨料法对石英玻璃管内表面进行粗磨光整试验,研究了径向辅助磁极与球形辅助磁极链及不同质量比条件下的铁粒子和金刚石粒子对玻璃管内表面研磨效果的影响。结果表明:在球形磁极链作为辅助磁极,铁粒子与金刚石粒子质量比为1∶1混合时,研磨加工60 min,石英玻璃管研磨前后的表面粗糙度值Ra由原始5.83μm下降至0.51μm。试件表面的纹理得到去除,峰谷差值得到有效的降低,研磨后管内表面的均匀性达到最好。