物流管道内表面磁力研磨机理及技术研究

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1、上海交通大学博士学位论文物流管道内表面磁力研磨机理及技术研究姓名：李学全申请学位级别：博士专业：机械制造及自动化指导教师：胡德金;薛秉源2001.7.1上海交通大学博士学位论文摘要物流管道内表面磁力研磨机理及技术研究摘要高品质的物流管道要求内表面粗糙度Ra小于O．2um，而轧制管道的内表面粗糙度不能满足这一要求，需对内表面进行加工。因物流管道内表面加工的工艺特殊性一～薄壁、细长、管径波动大，常规加工工艺无法胜任。内表面磁力研磨对于直径在20ram以上的物流管道是一个很有静景的工艺解决方案，但内表面磁力研磨在机理和技术方面有许多研究工作有待进行。作者着重对磁

2、力研磨的研究方法与进展水平作了深入系统的分析，研究了影响管道内表面磁力研磨的相关因素，探索了磁力研磨在干湿工况下不同的去除机理，提出了实现复杂研磨轨迹的回转磁场的设计思想，研制了数种磁性磨粒，并用于内表面磁力研磨试验，获得了Ra小于O．05um的表面粗糙度。本文的主要研究工作有如下几个方面：(1)试验系统的研制研制了用于磁驱动研磨运动分析的试验系统，该系统采用永磁励磁，用机械方式实现旋转和往复运动，加工区磁感应强度达0．3T，周向转速多级可调，轴向往复运动频率和幅度可调。用于磁力研磨的试验系统，采用电磁励磁，加工区磁感应强度达0．5T，通过改变励磁电流研磨

3、压力连续可调。(2)内表面磁力研磨机理研究分析了磁性磨粒受力和磁力刷运动，建立了考虑微切削刃与工件表面摩擦力的单～磨粒磨削力模型，揭示了磁性磨粒具有运动自砺和互研自砺的特性，研究了磁力研磨在于湿研状态下不同的材料去除机理。试验证明，干研状态下材料去除机理是机械作用，而湿研状态下已是化学机械作用。试验结果表明表面微观不平经去峰——扩谷造峰——去峰，最终形成较大的平台区，获得类似珩磨加工的表面。(3)磁性磨粒的研制!童奎望盔兰堕圭兰垡丝苎一一————』型生一就粘结法、反应铸造法、粉末冶金法尝试了磁性磨粒的制备，并进行了大量的对比试验，为管道内表面磁力研磨提供了

4、具有一定材料去除能力的磁性磨粒。获取了磨粒制备的宝贵经验，提出了用于内表面磁力研磨的磁性磨粒制备时应考虑的主要因素是磁性磨粒的相对磁导率，以保证一定水平的研磨压力。(4)改善表面粗糙度的试验研究在电磁励磁的试验装置上，进行了材料去除和改善粗糙度试验，进行了不同材料的对比试验和干湿研对比试验，发现对于轧制不锈钢管道，最好的粗加工宜采用块状研具，去除冷硬层和轧制痕。试验证明，采用某一粒径的磁性磨粒在研磨过程中分段使用不同的励磁电流，从而逐步降低微切削刃的切深，是改善表面粗糙度最佳工艺方案。磁力研磨是在表面粗糙度Ry范围内去除材料，可获得Ra小于0．05u111

5、的表面粗糙度。(5)复杂研磨轨j{垂}生成及其回转磁场设计由于管道内表面磁力研磨的特殊性，管道及励磁机构都不宜作高速旋转运动，穗用磁阻驱动原理提出了实现复杂研磨轨迹的一种改进型回转磁场，这种回转磁场通过磁极分布在两个截面上，从而驱动磁力刷作波浪形运动。之后，对励磁机构进行建模数值仿真，揭示了有关因素之间的关系，并进行了初步的磁驱动试验验证。关键词：磁力研磨，磁性磨粒，研磨液，物流管道，表面粗糙度，材料去除，回转磁场。上海交通大学博士学位论文摘要STUDYONTHEINNERSURFACEFINISHINGOFTUBINGBYMAGNETICABRASIVE

6、FINISHINGABSTRACTItisdemandedthathi曲qualitytubingbehavetheinnersHrfacewhosesurfaceroughnessRaislessthanO．2pro．buttheinnersurfaceroughnessofrollingtubingdoesnotbehavethisquality．Theinnersurfaceoftubingshouldbemachined，butthetraditionalprocessesCannotdoitforthespecificcharacteristic

7、softubinginnersurfacemachining．ItiSanewprocessthatiridersurfacefinishingoftubingwhosediameteriSlargerthan20mmjSmachinedbymagneticfinishing，muchresearchWOrkremaintObedone．Thetheoryandmethodofmagneticabrasivefinishingareanalyzedthoroughlyandsystematically．Thediffjrentmechanismsofrem

8、ovingmaterialundertheconditionsof