磁流變拋光是基于磁流變液在磁場作用下的粘度和屈服應(yīng)力變化，而對工件表面進(jìn)行精確且穩(wěn)定的研磨拋光技術(shù)，它具有拋光精度高、表面粗糙度小、加工過程中不易造成新?lián)p傷等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常作為高精度拋光解決方案用于光學(xué)材料的超精密加工領(lǐng)域。但是沒有絕對完美的技術(shù)，磁流變拋光在實(shí)際應(yīng)用中會可能會遇到磁場控制精度、磁流變液穩(wěn)定性，以及復(fù)雜形狀工件拋光的磁場設(shè)計等問題。

本文將就磁流變拋光的主要參數(shù)和影響因素，以及該技術(shù)的一些改進(jìn)完善進(jìn)行科普介紹，為相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)者提供一些參考。

一、磁流變液

磁流變液（來源：網(wǎng)絡(luò)）

磁流變液是分散在絕緣液體的微米大小的磁性顆粒形成的非膠態(tài)懸浮體，主要由基載液、磁敏微粒和添加劑組成。其在外部磁場的作用下會由液體轉(zhuǎn)變?yōu)檎硰椥泽w，撤去磁場后轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體，表現(xiàn)出磁流變效應(yīng)（過程可逆），而磁流變拋光技術(shù)正是利用磁流變液產(chǎn)生的磁流變效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)材料的精密拋光。作為磁流變拋光技術(shù)的主要參數(shù)，磁流變液的性能主要受沉降穩(wěn)定性、磁力學(xué)特性以及剪切屈服應(yīng)力等的影響。

1、磁流變液的組成

基載液：粘度低、性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕性能好，是磁敏微粒和其他成分的主要載體，能夠讓磁流變液表現(xiàn)流體特征。

磁敏微粒：具有良好的磁導(dǎo)率、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，是磁流變液磁化性質(zhì)的主要物質(zhì)，在磁場作用下形態(tài)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞腆w。其原理主要是磁敏微粒在磁場作用下沿著磁力線方向形成了偶極矩，磁性物質(zhì)的磁化作用使其發(fā)生團(tuán)聚，形成穩(wěn)定的鏈狀結(jié)構(gòu)。

添加劑：是確保磁敏微粒和基載液充分接觸的表面活性劑、分散劑、防沉降劑等其他添加劑。

2、磁流變液的性能影響參數(shù)

沉降穩(wěn)定性：磁流變液中處于游離狀態(tài)的磁敏微粒，會受到分子間的相互作用力的影響從而凝聚，當(dāng)凝聚的磁敏微粒越來越多就會出現(xiàn)沉降，而磁敏微粒沉降的多少決定著磁流變液的穩(wěn)定性，也決定著磁流變液的有效使用時間。從而影響拋光的效率和質(zhì)量。

磁流變液的沉降速率和穩(wěn)定性都與磁流變液中的成分密切相關(guān)，磁敏微粒的不同，磁流變液的沉降率也各有不同，通過使用不同的添加劑改變磁敏微粒的表面活性，可以改變磁流變液的沉降性能。

磁力學(xué)特性：磁敏微粒作為磁流變液中組成部分，是唯一有效的導(dǎo)磁材料，其材料本身影響著磁流變液的磁力學(xué)特性。在不同的磁場強(qiáng)度下，磁流變液呈現(xiàn)出來的磁化強(qiáng)度特性是一致的，磁敏微粒的粒徑和相對磁化率之間成正比。

剪切屈服應(yīng)力：磁流變液的剪切應(yīng)力微觀表現(xiàn)為：磁場作用下，磁敏微粒逐漸形成鏈狀結(jié)構(gòu)，處于凝聚狀態(tài)。當(dāng)磁敏微粒的磁化程度不斷增大，剪切應(yīng)力也呈現(xiàn)出明顯增大的趨勢。其中，磁敏微粒的粒徑和磁場強(qiáng)度對剪切應(yīng)力的影響都表現(xiàn)出正比關(guān)系，但當(dāng)二者達(dá)成到一定程度，即磁敏微粒完全磁化飽和時，剪切應(yīng)力到達(dá)極限。此時的材料去除強(qiáng)度最大。

二、磁場對磁流變拋光的影響及技術(shù)改進(jìn)

傳統(tǒng)靜態(tài)磁場的磁流變拋光工藝由于磁極固定不變，導(dǎo)致拋光墊上磨料顆粒的分布不均勻，使得拋光表面質(zhì)量的一致性難以保證，在某些區(qū)域可能會出現(xiàn)過度拋光或拋光不足的情況。甚至還會在加工過程中會出現(xiàn)磁敏微粒鏈狀結(jié)構(gòu)的斷裂，從而導(dǎo)致拋光壓力減小、拋光質(zhì)量下降。

1、動態(tài)磁場的進(jìn)步意義

動態(tài)磁場進(jìn)行磁流變拋光，利用集群布置的磁極同步偏心旋轉(zhuǎn)，形成動態(tài)磁場集群磁流變效應(yīng)，成功解決鏈狀結(jié)構(gòu)被破壞后無法恢復(fù)的問題，不僅提升了拋光墊的修復(fù)能力，還提高了拋光質(zhì)量和效率。

不同磁場形式對加工效果的影響

靜態(tài)磁場和動態(tài)磁場的加工效果對比

2、集群磁流變效應(yīng)拋光墊磨?！叭輿]”效應(yīng)

該效應(yīng)是指在磁流變拋光加工過程中，拋光墊對磨粒產(chǎn)生的一種特殊作用機(jī)理——集群磁流變效應(yīng)拋光墊由沿磁力線排布的磁鏈串構(gòu)成，密布的磁鏈串對磨粒具有束縛、裹挾、夾持等作用，使磨粒半固著于拋光墊中，磁場強(qiáng)度變化導(dǎo)致拋光墊對磨粒固著強(qiáng)度變化，不同尺寸的磨粒能夠均等作用于加工表面，實(shí)現(xiàn)高效、均勻的拋光效果。

總結(jié)而言就是不同尺寸的磨粒能夠均勻作用于工件表面，實(shí)現(xiàn)高效、均勻的拋光效果。利用這種效應(yīng)顯著提高了拋光加工的質(zhì)量和效率。

總結(jié)

20世紀(jì)50年代，磁流變拋光加工技術(shù)首次使用，后人在其研究的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行技術(shù)升級，該技術(shù)已形成了具有普適性的磁流變液。作為一種大面積平面超光滑平坦化加工的光學(xué)材料拋光技術(shù)，研究其在磁場方面及磁流變液中磁敏微粒方面下拋光的效果，對未來磁流變拋光技術(shù)的應(yīng)用將有深遠(yuǎn)意義。

參考來源：

1.白振偉,周旭光,閻秋生. 磨料與工件對集群磁流變效應(yīng)拋光墊磨?！叭輿]”效應(yīng)的影響[J]. 組合機(jī)床與自動化加工技術(shù).

2.郭明亮,閻秋生,潘繼生,等. 動態(tài)磁場集群磁流變拋光加工機(jī)理及試驗(yàn)研究[J]. 金剛石與磨料磨具工程.

3.肖強(qiáng),王嘉琪,靳龍平. 磁流變拋光關(guān)鍵技術(shù)及工藝研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報.

4.易成建．磁流變液：制備、性能測試與本構(gòu)模型．重慶大學(xué).

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