[發明專利]一種鈦合金管內壁磁流變拋光方法及裝置

有效

• 申請號: 201711136437.8
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107791107B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 宋萬里;石沛;高金威;李紅亮;牛天熒
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B41/06;B24B41/04;B24B41/00;B24B29/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明提供一種鈦合金管內壁磁流變拋光方法及裝置，磁流變液在蠕動泵作用下沿傳動桿內表面泵入拋光頭內腔，經拋光頭中部周遭的矩形孔處溢出，分別從左右兩側流向拋光區域，在磁場作用下磁流變液的表觀粘度和剪切屈服應力迅速增大，形成具有一定黏塑性的Bingham介質，隨著拋光頭和管壁的相對運動，Bingham介質對管壁材料進行剪切去除；參與拋光過后的磁流變液經管件兩側的磁流變液收集機構收集起來，在經過過濾、攪拌后繼續參與拋光過程，實現了磁流變液的循環利用；在磁流變液循環的過程中帶走了拋光區域產生的熱量。本發明可對鈦合金管內壁進行自動拋光，具有控制簡單、拋光均勻性好、工作效率高等優點，尤其適用于細長鈦合金管內壁表面的拋光處理。

技術領域

本發明涉及拋光設備和工藝，特別是一種利用磁流變液對鈦合金管內壁進行拋光的方法及裝置。

背景技術

鈦合金管具有耐高壓、抗腐蝕等特性，被廣泛應用于航空航天、醫療、軍工等領域。受使用環境的限制對管件內部的表面粗糙度要求很高，一方面是保證管內氣體或液體輸送順暢，避免因管內表面凹凸不平產生喘振現象，另一方面是避免因管壁表面缺陷所產生的污染和腐蝕，提高管件使用壽命。鈦合金管主要由壓力機熱擠壓和斜軋穿孔兩種工藝加工而成，受加工工藝影響內壁表面多伴有凹坑、微裂紋、毛刺等表面缺陷，嚴重影響管件的使用性能。

鈦合金屬于典型的難加工材料，具有彈性模量低、彈性變形大、化學活性高等特點，工件表層易發生因磨削力和磨削溫度綜合作用而引起的表面形貌、表層組織、成分分布、硬度分布等變化，嚴重時會出現燒傷、裂紋等熱損傷?，F有技術中，電化學拋光是利用電化學反應去除切削加工所殘留的微觀不平度，不受工件材質和表面硬度的影響，但是影響拋光效果的因素很多，加工表現出一定的不穩定性。磁研磨加工利用磁性磨料在磁場作用下形成的磁性研磨刷來對工件表面進行拋光處理，被廣泛應用于平面、內外圓表面、復雜模具型腔的光整加工，但是存在研磨效率低、磨粒制作成本高、壽命低的缺陷。

磁流變拋光是一種精密加工技術，是基于磁流變液的流變效應來對工件表面進行拋光處理。在梯度磁場作用下，磁流變液的表觀粘度迅速增大，形成具有一定剪切屈服應力的黏塑性Bingham介質，通過其與被加工表面的快速相對運動來對工件表面進行拋光處理。磁流變拋光不受工件表面形狀限制，對工件表面壓力小，不會造成亞表面損傷，材料去除穩定，可控性高。

發明內容

針對鈦合金管內壁拋光處理存在的技術問題，本發明提供一種操作簡單、拋光效率高、能實現磁流變液循環使用、管件內壁拋光均勻性好的磁流變拋光方法及裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鈦合金管內壁磁流變拋光方法，磁流變液在蠕動泵作用下沿傳動桿內表面泵入拋光頭內腔，經拋光頭中部周遭的矩形孔處溢出，分別從左右兩側流向拋光區域，在磁場作用下磁流變液的表觀粘度和剪切屈服應力迅速增大，形成具有一定黏塑性的Bingham介質，隨著拋光頭和管壁的相對運動，Bingham介質對管壁材料進行剪切去除；Bingham介質的屈服應力大小根據磁場大小實時調節；參與拋光過后的磁流變液經管件兩側的磁流變液收集機構收集起來，再經過過濾、攪拌后繼續參與拋光過程，實現了磁流變液的循環利用；在磁流變液循環的過程中帶走了拋光區域產生的熱量。

本發明的具體步驟如下：

步驟1、將工件安裝在左右夾具上，調節XZ工作臺使拋光頭處于鈦合金管內壁中心位置處，調整電磁鐵安裝位置使得電磁鐵和拋光頭右端面對齊，在步進電機脫機狀態下轉動滾珠絲杠調至拋光頭與鈦合金管右端面對齊，此時鈦合金管、拋光頭、電磁鐵的右側端面應處于齊平狀態；

步驟2、調整電磁鐵線圈電流，使拋光區域內的磁感應強度為80-200mT；