什么是磨粒流拋光技術(shù)？它有什么優(yōu)勢(shì)？

發(fā)布時(shí)間 | 2023-08-14 13:37 分類(lèi) | 粉體應(yīng)用技術(shù) 點(diǎn)擊量 | 1231

磨料

導(dǎo)讀：在機(jī)械加工領(lǐng)域中精密光整加工方法很多，除傳統(tǒng)的機(jī)械方法外，還有超聲波拋光、化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光及電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工等。除此之外，還有一種迅速發(fā)展起來(lái)的精密光整加工方法——磨粒流加工，...

機(jī)械制造業(yè)是工業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，而清洗技術(shù)又與機(jī)械制造生產(chǎn)活動(dòng)息息相關(guān)，隨著航空航天、汽車(chē)船舶等領(lǐng)域的快速發(fā)展，業(yè)界也對(duì)工件表面拋光清洗質(zhì)量提出了更加嚴(yán)格的要求。

在機(jī)械加工領(lǐng)域中精密光整加工方法很多，除傳統(tǒng)的機(jī)械方法外，還有超聲波拋光、化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光及電化學(xué)機(jī)械復(fù)合加工等。除此之外，還有一種迅速發(fā)展起來(lái)的精密光整加工方法——磨粒流加工，正在航空軍工、紡織機(jī)械、汽輪機(jī)、模具及液壓等機(jī)械行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

磨粒流加工試驗(yàn)裝置

一、什么是磨粒流加工？

“磨粒流”即由高分子載體、磨粒和添加劑均勻混合而成的一種黏性非牛頓流體，它是 20 世紀(jì) 70 年代發(fā)展起來(lái)的一種光整加工新工藝，是使含有磨粒的、具有粘彈性、柔軟性和切削性的磨流介質(zhì)在擠壓力作用下形成一個(gè)半固態(tài)的、可流動(dòng)的“擠壓塊”，高速往復(fù)流過(guò)工件欲加工表面，產(chǎn)生磨削作用而去除金屬的一種加工方法。

楊范軒等人制備的磨料樣品

磨粒流的加工過(guò)程如下圖所示，是上、下各有一組液壓缸和磨料缸，在加工時(shí)利用內(nèi)腔中半固態(tài)的磨料在上、下油缸的反復(fù)作用下，強(qiáng)迫其流經(jīng)被加工表面，使被加工表面不斷地受到含磨粒的磨粒流擠壓作用，達(dá)到對(duì)各種型腔表面光整加工的目的。

磨粒流加工原理

磨粒流拋光的主要特點(diǎn)總結(jié)如下：

①磨流介質(zhì)的柔軟性和流動(dòng)性，使其易與任何形狀的加工表面吻合，特別適合于內(nèi)部的、手工難于觸及的深孔和復(fù)雜型面的表面光整加工。

②適用于通常較難加工的零件內(nèi)腔，能運(yùn)用“擠壓塊”的流變特性對(duì)金屬材料進(jìn)行切除。

③磨粒流機(jī)床可以對(duì)擠壓力、磨料流量和流速進(jìn)行控制，以達(dá)到最佳的加工效果。

④合理的磨料介質(zhì)流道限制器可以引導(dǎo)磨料通達(dá)各被加工的部位，而對(duì)零件其他部位則沒(méi)有任何影響。

⑤通過(guò)選擇不同種類(lèi)的磨砂、粒度、密度以及載體的粘度，可以產(chǎn)生不同的研磨效果。

⑥磨粒流加工可以同時(shí)加工一個(gè)零件上的多個(gè)部位，也可同時(shí)加工多個(gè)零件，高效而經(jīng)濟(jì)。

二、影響磨粒流拋光效果的因素

因?yàn)槟チＡ鳛楹チ５酿こ硇阅チ?，其無(wú)固定形態(tài)決定了加工機(jī)理的復(fù)雜性。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從磨粒流的黏度、工作壓力、磨粒等因素對(duì)磨粒流的加工方法進(jìn)行研究。

M.Ravi等認(rèn)為磨粒流的切削力、磨料介質(zhì)的稠密度對(duì)加工工件表面粗糙度起決定性作用；Rhoades等認(rèn)為磨粒的切削效果取決于擠壓壓力、磨粒的尺寸、相對(duì)硬度和形狀；Williams等認(rèn)為磨料介質(zhì)黏度對(duì)金屬去除量，表面粗糙度具有重要影響，擠壓力對(duì)降低表面粗糙度有著較大影響。

三、磨粒流加工的適用領(lǐng)域

磨粒流加工方法最先應(yīng)用于航空零件的精密加工，最早在美國(guó)以及其他一些西方國(guó)家得到了推廣，更因其能解決精密復(fù)雜零件在實(shí)際使用中出現(xiàn)的低效率、低壽命、低疲勞強(qiáng)度等技術(shù)關(guān)鍵，而受到了美軍方的首肯。

如：美國(guó)EXTRUDE HONE擠壓研磨公司運(yùn)用磨粒流加工方法解決了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片風(fēng)翼以及其他氣冷通道的流動(dòng)阻力調(diào)諧問(wèn)題，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，同時(shí)也挽救了已報(bào)廢的零件。另如：美國(guó)DYNATICS公司為美國(guó)某航天發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控銑削加工后的整體葉輪表面作磨粒流加工，解決了該葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因應(yīng)力集中而產(chǎn)生的斷裂問(wèn)題。

而在國(guó)內(nèi)，航空部門(mén)應(yīng)用磨粒流加工技術(shù)較多，主要用于小孔及航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的表面光整、去毛刺等。如：我國(guó)航空系統(tǒng)的625所及西安的430廠(chǎng)等都有引進(jìn)的美國(guó)磨粒流加工設(shè)備，解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件表面光整問(wèn)題。但由于磨粒流工藝的加工效率及加工質(zhì)量的優(yōu)越性，得到了業(yè)界廣泛的關(guān)注，目前除航空航天外，也已成功推廣應(yīng)用到醫(yī)療、電子、汽車(chē)、精密模具等領(lǐng)域，而且都取得了滿(mǎn)意的加工效果。

此外，由于磨粒流加工方法具有高加工可達(dá)性，對(duì)復(fù)雜內(nèi)腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行光整加工具有顯著的優(yōu)勢(shì)，因此用于拋光增材制造零件也是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇，對(duì)增材制造過(guò)程固有的“粉末粘附”、“球化效應(yīng)”所導(dǎo)致的粗糙表面具有良好的改善效果。