振动辅助磁针磁力研磨法对管件焊缝表面氧化皮的去除实验

目的去除焊接管件焊缝处的氧化皮,改善焊缝处的应力状态。方法采用振动辅助磁针磁力研磨法去除导磁材质管件经焊接处理后焊缝表面的氧化皮,利用超景深电子显微镜观察氧化皮的去除情况;利用X射线能谱分析仪对焊缝表面氧化皮的成分进行分析,根据氧化皮及管件材料主要元素的占比情况,分析检测焊缝表面氧化皮是否被完全去除。结果焊缝表面氧化皮经振动辅助磁针磁力研磨后被完全去除。通过对比振动辅助磁针磁力研磨前后的表面形貌发现,表面颜色由黑变光亮,氧化皮得到有效去除。通过EDS成分分析可知,氧化皮的主要成分为C元素,质量分数为88.62%;管切面显示基体的主要成分为Fe元素,质量分数为67.09%。通过振动辅助磁力研磨法去除氧化皮后,管表面的元素组成与研磨前相比C元素降低了85.52%,Fe元素增加了63.06%。表面残余应力由原始的+17.5 MPa变为−186.0 MPa。经研磨后,氧化皮基本被完全去除。结论焊缝表面成分的检测结果证实,从表面形貌分析中得到氧化皮被完全去除的结论是正确的,同时也表明振动辅助磁针磁力研磨对完全去除焊缝表面的氧化皮具有可行性。

振动磁力研磨机理及多型面加工

针对目前振动辅助磁力研磨中装置复杂、设备专用、缺少小孔加工装置的问题,提出电磁永磁振动辅助磁力研磨的方案。该方案将励磁装置与振动发生装置集成起来,结构简单。同时,设计针对平面、圆柱面、球面以及3 mm内孔面的快换加工部件,可实现对上述多种型面的加工。建立起单个磨粒的材料去除模型以及磁粒刷的剪切扭矩模型。根据模型可知,在传统磁力研磨基础上引入振动,可增大磁性磨粒的研磨压力和剪切扭矩,研磨效率得以提高。通过三维光学表面轮廓仪和粗糙度仪对研磨前后表面质量进行测量,平面、圆柱面、球面以及内孔面表面质量都得到明显改善。同时,对电磁永磁振动辅助磁力研磨加工特性进行分析。