氧化锆陶瓷的介电泳辅助磁性复合流体高效抛光技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:genggeng07
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近年来,随着社会经济的高速发展,我国在航空航天、汽车、电子、新能源以及生物医疗等领域,取得了长足的进步。氧化锆陶瓷材料凭借自身具有高强度、低密度、耐高温、耐磨损、无电磁屏蔽、化学性质稳定以及生物相容性好等优良特性,在上述领域中大放光彩。但是受到目前加工方式的限制,在高效大批量加工制造无亚表面损伤的超精密氧化锆陶瓷零部件方面,仍然存在很多问题。现有的氧化锆陶瓷加工技术,主要有磨削加工,包括超声辅助磨削、激光辅助磨削以及研磨抛光等,但是都存在或多或少的问题;例如:表面光洁度较差,加工痕迹明显,亚表面损伤严重等。为了解决上述难题,本研究,将过去多用于光学玻璃、金属模具表面光整加工的磁性复合流体抛光技术应用在氧化锆陶瓷的超精密无损伤加工中,并且为了进一步提高抛光效率,将传统意义上用于生物、化学的介电泳现象引入磁性复合流体抛光技术中。通过磨粒的介电泳现象,提高磁性复合流体抛光过程中,抛光区域单位面积的磨粒数量,进而提高抛光效率。本论文首先设计和构建了由空间旋转磁场发生机构和高压电场产生机构为核心要素的实验装置。再通过磁性复合流体抛光氧化锆陶瓷工件的实验,得到了抛光过程中主要参数对抛光结果的影响规律,并对各个实验结果进行了分析和总结。通过对实验参数的调节,对氧化锆陶瓷工件表面进行30 min的磁性复合流体抛光加工,获得圆环状抛光区域,其表面粗糙度Ra值从初始的65 nm减小为8 nm,而且抛光后的工件表面无毛刺以及划痕等问题。当对抛光后的工件表面进一步分析的时候,可以发现材料去除率较低的内圆层的线粗糙度可以达到0.689 nm,光泽度达到279.6 GU。由此可见,磁性复合流体抛光技术能够满足高精尖领域在超精密、高质量的氧化锆陶瓷加工方面的要求。为了进一步提高抛光效率,将介电泳现象引入其中,发现电极形状和电压大小对抛光结果有着明显的影响,当选用直径为20 mm的圆形电极,电压设置为1500 V时,材料去除效率比不加电时提高了约36.4%。
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