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。

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。

永磁体铸机磁场特征分析

以自行研制的旋转永磁体电磁铸机磁感应器为对象，建立了计算旋转永磁体磁场的数学模型，数值模拟分析了磁极直列排布方式（六极三对、八极二对、八极四对、十二极三对、十二极六对）下的磁场分布特点及规律，进一步探讨了磁极螺旋式排布的磁场特征，指出应充分利用临界点以外边缘区的强磁场，并采用螺旋式多磁极数配置，以利于强化电磁搅拌的效果。

磁力研磨法去除复杂轮廓蒙皮微孔边缘毛刺

目的去除复杂轮廓的钛合金蒙皮壁板微孔边缘毛刺和积瘤。方法采用磁针磁力研磨法对蒙皮壁板微孔边缘的毛刺和积瘤进行去除。设计了3种不同磁极排布方案的磁极盘,并利用仿真软件模拟了3种不同磁极排布方案的磁场分布,使用排列优化后的磁极盘对蒙皮壁板进行研磨加工,利用3D超景深电子显微镜对加工前后的微孔形貌进行对比观察。结果根据模拟结果选择了磁极排布的最佳方案。该方案中加工区域的磁场分布更均匀,优化后的磁极排布方式消除了加工区域的磁场盲区,使该处的磁感应强度峰值由300 mT增加到了500 mT,增大了圆周上磁感应强度梯度,有利于加工区域磁针的翻滚。基于该方案对蒙皮壁板进行研磨加工,确定了最佳试验参数:1 kgϕ1.2 mm×8 mm的磁针,磁极盘转速为1000 r/min,进给速度为8 mm/s。在此参数下,对8张蒙皮壁板加工50 min(每5 min改变一次磁极盘转向),利用3D超景深显微镜观察蒙皮微孔形貌。研磨后,蒙皮微孔边缘毛刺和积瘤被有效去除,毛刺去除率可以达到95%以上,微孔边缘形貌完整、圆滑,蒙皮表面粗糙度得到改善,由加工前的2.6886μm降低到1.7002μm。结论采用磁力研磨法对复杂轮廓蒙皮微孔进行精密研磨,可以有效去除微孔边缘的毛刺和积瘤,相较于原始手工加工,其加工效率提高了64倍,同时表面粗糙度得到改善,加工后的工件满足实际使用要求。

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。