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题名磁性复合流体抛光性能稳定性与使用寿命研究
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作者
王有良
于璞垚
高熙淳
张文娟
吴勇波
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机构
兰州理工大学机电工程学院
兰州理工大学数字制造技术与应用教育部重点实验室
兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
南方科技大学机械与能源工程系
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出处
《光学精密工程》
北大核心
2025年第12期1902-1915,共14页
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基金
国家自然科学基金(No.52265056)
南方科技大学高水平专项资金(G03034K003)
兰州市青年人才项目(No.2023-QN-38)。
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文摘
磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)抛光是一种高效的精密抛光技术,然而,MCF抛光液在长时间使用过程中存在性能衰减问题。本文研究了MCF抛光液的组分对抛光性能的影响,并探讨了通过添加补充溶液恢复其抛光性能的可行性,以延长MCF抛光液的使用寿命。首先,采用MCF抛光技术对聚甲基丙烯酸甲酯进行抛光实验。通过观察抛光前后MCF形貌的变化特征,测量表面粗糙度、材料去除率、温度和法向力,分析抛光液在不同抛光时间下的性能。其次,通过每10 min添加包含磨粒溶液或α-纤维素溶液,探究添加组分对MCF抛光性能的恢复效果和延长MCF抛光液寿命的可行性。最后,对添加补充液状态下的MCF的长时间抛光实验,探究MCF抛光液使用寿命。实验结果表明,MCF抛光液在持续抛光60 min后,抛光液形态由初始的均匀磁簇逐渐转变为碎片状团簇,其表面粗糙度下降率由97.06%降低至65.97%,抛光性能显著衰退。通过补充磨粒溶液和α-纤维素溶液,可使法向力稳定至6.4 N和7.3 N,表面粗糙度下降率保持在85%以上。进一步研究表明,每10 min补充0.1 mL补充液,可使MCF抛光液的使用寿命从60 min延长至180 min,并维持表面粗糙度Ra<0.05μm,材料去除率在1.80×10^(8)μm^(3)/min以上。MCF抛光液在抛光过程中存在水分、磨粒和α-纤维素的损耗,导致抛光性能下降。通过定量补充关键组分,可有效维持MCF抛光液的抛光性能,提高抛光稳定性,并显著延长其使用寿命。
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关键词
磁性复合流体
抛光
表面粗糙度
材料去除率
使用寿命
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Keywords
magnetic compound fluid
polishing
surface roughness
material removal rate
service life
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分类号
TG580
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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题名镍渣改质及其在磁性复合流体抛光中的应用
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作者
王有良
于璞垚
尹新城
张文娟
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机构
兰州理工大学机电工程学院
兰州理工大学数字制造技术与应用教育部重点实验室
兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
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出处
《光学精密工程》
北大核心
2025年第1期84-95,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.52265056)
兰州市青年人才项目(No.2023-QN-38)
甘肃省自然科学基金资助项目(No.23JRRA776)。
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文摘
为了提高镍渣的再利用性,基于镍渣中的磁性元素,提出一种将镍渣改质后应用于磁性复合流体(Magnetic Com-pound Fluid,MCF)精密抛光的方法,研究抛光过程中改质渣含量对MCF的抛光质量的关系。通过对镍渣进行熔融氧化、破碎、磁选获得具有磁性的改质渣,分析其组分及磁性能。通过观察含有不同质量分数改质渣的MCF抛光液对聚甲基丙烯酸甲酯抛光后表面形貌特征,分析其对粗糙度Ra和材料去除率的影响规律;通过观察外加磁场下MCF抛光前后的形貌特征,探究改质渣对MCF抛光液磁簇成型的影响;通过测量不同抛光液的抛光作用力,分析MCF形貌与抛光作用力的内在联系。最后,通过观察含有改质渣的MCF抛光簇的微观形貌特征,结合MCF形貌、抛光力特征构建含改质渣的MCF抛光液的抛光机理。实验结果表明:改质渣的饱和磁化强度是镍渣的5.64倍;随着改质渣的质量分数的增加,MCF抛光性能下降;在改质渣含量为10%时,MCF抛光10 min后,工件表面粗糙度从0.502μm降低至0.010μm,表面粗糙度下降率Ra达到97.966%;相较于使用无改质渣的MCF抛光后的表面粗糙度下降率仅下降了0.482%;对比使用改质渣含量为15%的MCF抛光后的下降率则高出3.603%;材料去除率达到1.237×108μm3/min;随着改质渣含量的增加,抛光时磁性颗粒形成的链状结构曲度增加,抛光力下降,进而影响其抛光性能;结合抛光性能,剪切力,磁簇的微观结构,提出了含改质渣的MCF的抛光机理。镍渣改质后可应用于MCF抛光,当MCF抛光液中改质渣质量分数低于10%时,抛光性能优异。
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关键词
磁性复合流体
镍渣
抛光
表面粗糙度
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Keywords
magnetic compound fluids
nickel slag
polishing
surface roughness
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分类号
TG580.692
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
TG654
[金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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