Што такое магнітная аздабленне?
Магнітная апрацоўка таксама называецца апрацоўкай з дапамогай магнітнага поля і ўяўляе сабой тэхніку дакладнай апрацоўкі паверхні, пры якой ужываецца кантраляванае магнітнае поле, каб прымусіць абразівы ўдараць па апрацоўванай дэталі. У адрозненне ад звычайнага шліфавання або паліроўкі, якія маюць жорсткія элементы інструмента і, такім чынам, не могуць адаптавацца да складанай геаметрыі, магнітная апрацоўка выкарыстоўвае гнуткія, кіраваныя абразіўныя інструменты, якія прымаюць розныя канфігурацыі па меры неабходнасці. Інструмент не ўяўляе сабой суцэльнае кола або рамень, а хутчэй дынамічнае асяроддзе з выкарыстаннем магнітных часціц і абразіваў, якія выраўнаваны так, быццам ёсць магнітнае поле, наладжваючы канфігурацыю для дасягнення траекторыі руху станка.
Варыянты працэсу
Магнітная аздабленне — гэта не асобны працэс, а група працэсаў, якія выкарыстоўваюць адзін і той жа просты прынцып выкарыстання магнітнага поля для барацьбы з абразіўным уздзеяннем, і якія былі прыняты ў розных формах па меры неабходнасці. Ніжэй прыведзены апісанні асноўных варыяцый працэсу.
MAF (магнітна-абразіўная апрацоўка)
MAF стварае гнуткую магнітна-часцічную "шчотку", якая выраўноўвае ферамагнітныя абразівы ў кантраляваных умовах лакальнага магнітнага поля. Шчотка адаптуецца да краёў, знешніх і ўнутраных адтулін і нават да мякка выгнутых паверхняў свабоднай формы, што дазваляе раўнамерна мікрарэзаць і паліраваць, што перавышае магчымасці жорсткіх інструментаў. Гнуткасць і практычная кантактная сіла, якія прысутнічаюць у шкале шчоткі MAF з магнітным патокам і працоўным зазорам, або падзелам, дазваляюць наладзіць яе ад далікатнага выдалення задзірын да чыстай аздаблення, хоць прадстаўленне аб'яднаных сіл з пункту гледжання прагназавання выдалення матэрыялу з'яўляецца актыўнай вобласцю даследаванняў з выкарыстаннем рэсурсаў, звязаных з тэхналогіяй MAF. MAF шырока выкарыстоўваецца ў рэдкіх выпадках з абмежаваным доступам унутры дабавак або ў дакладна адноўленых кампанентах, дзе ў цэлым ёсць праходы.
MRF (магнітарэалагічная аздабленне)
MRF — гэта дэтэрмінаваны працэс паліроўкі пад апертурай, пры якім стужка або пляма магнітарэалагічнай (MR) вадкасці (часціцы карбанільнага жалеза і немагнітныя абразівы ў носьбіце) надае жорсткасць лакальным магнітным полем, а затым шчыльна абмяжоўвае яе зрухом. У выніку дасягаецца прадказальная функцыянальнасць на паверхнях аптычнай якасці з шурпатасцю нанамаметра на плоскіх паверхнях, выпуклых/ўвагнутых лінзах і люстэрках, што забяспечвае эфектыўную аздабленне. MRF з'яўляецца асновай дакладнай оптыкі і іншых працэсаў апрацоўкі далікатных матэрыялаў, паколькі яна забяспечвае кіравальнасць (праз паток), перанос цяпла і смецця, а таксама магчымасць змяняць плошчу аздаблення шляхам змены патоку для дасягнення пэўнай геаметрыі. Прынамсі, на формах з больш складанай трохмернай формай, аздабленне MRF з шарыкавым канцом (BEMRF) і вадкасць фармуюцца ў стабільны «шар» на верцячымся наканечніку інструмента, пераносячы ідэю пад апертурай на дэталі свабоднай формы і больш складаныя трохмерныя формы.
MRAFF / R-MRAFF (гібрыд AFM + MRF)
Магнітарэалагічная апрацоўка абразіўным патокам (MRAFF) прапануе гібрыдны доступ да апрацоўкі абразіўным патокам (AFM) з кантролем патоку ў асяроддзі, дзе рэалогія кантралюецца з дапамогай крыніцы магнітнага поля. Зваротна-паступальнае, магнітна ўмацаванае MR-асяроддзе праходзіць над адтулінамі шляхоў, забяспечваючы лепшы кантроль сіл узаемадзеяння, чым AFM (хаця яно ўсё яшчэ прысутнічае). Калі MRF дадаткова спалучаецца з кручэннем дэталі пад пададтулінай магнітарэалагічнай апрацоўкі абразіўным патокам - R-MRAFF - астатняе змяненне зазору патоку па ўсёй дэталі свабоднай формы згладжваецца, а хуткасць апрацоўкі і аднастайнасць па ўсіх дыферэнцыяльных паверхнях паляпшаюцца - зноў жа, у дэманстрацыі з кампанентамі, падобнымі на імплантаты, сярэднія хуткасці апрацоўкі былі амаль у 2 разы вышэйшымі, чым у падыходах тыпу MAFF.
Іншыя вартыя ўвагі варыянты/гібрыды
- BEMRF (Ball-End MRF): стварае на кончыку інструмента «шар» з MR-вадкасці з магнітнай падтрымкай, што дазваляе яму выконваць лакалізаваныя працэсы паліроўкі складаных трохмерных формаў; звычайна найлепш падыходзіць для ферамагнітных матэрыялаў дзякуючы спрыяльным сілавым лініям у месцы кантакту.
- MRJF (магнітарэалагічная струменевая аздабленне): Праецыруе MR-вадкасць у свабоднай струмені/пляме; у той час як фізіка выдалення струменяў MR мае тыя ж механізмы, што і ў MRF, MR-струя забяспечвае лепшы доступ да лакалізаваных або паглыбленых элементаў. Аб'яднайце MRF з MR-струяй у мадэлі выдалення, прапанаваныя для аптычных сістэм.
- MRAH (магнітарэалагічнае абразіўнае хонінгаванне): па сутнасці, мадыфікаваная форма звычайнага хонінгавання з магчымасцю магнітнай рэгулявання абразіўнага дзеяння для апрацоўкі складаных адтулін і немагнітных матэрыялаў. Водгукі паказваюць на лепшую шурпатасць, калі ўнутры асяроддзя ўтвараюцца ланцужкі, узмоцненыя полем.
- Ультрагукавое/хімічнае MRF/MAF: спалучае альбо накладзеныя вібрацыі, альбо рэактыўную хімію, каб павялічыць хуткасць выдалення матэрыялу (MRR) пры адначасовым памяншэнні пашкоджанняў пад паверхняй. Ультрагукавое MRF павялічвае адносную хуткасць часціц і сілы, якія ўзнікаюць на шурпатасцях, што ў канчатковым выніку прыводзіць да большай хуткасці выдалення ў параўнанні з базавым MRF/MAF.
Абсталяванне і медыя
Магніты: пастаянныя супраць электрамагнітаў
Магнітнае поле робіць гэтыя працэсы магчымымі. Пастаянныя магніты, у прыватнасці, высокаэнергетычныя неадым-жалеза-боравыя (NdFeB) магніты, прапануюць вельмі невялікую, эфектыўную крыніцу магнітнага патоку, якая можа выкарыстоўвацца ў многіх прамысловых галінах. Недахопам з'яўляецца тое, што вы не можаце змяняць іх пасля вырабу. Электрамагніты забяспечваюць кіравальнасць шчыльнасці патоку, што дазваляе дасягнуць большай дакладнасці пры паліроўцы і геаметрыі плям. Высокая дакладнасць рэгулявання магнітнага поля адкрывае магчымасці ў оптыцы і іншых складаных вытворчых працэсах, якія лягчэй аспрэчваць пры абслугоўванні, у прыватнасці, пры награванні шпулькі, што затым прыводзіць да неабходнасці рэгулявання глейкасці вадкасцей MR.
Магнітарэалагічная вадкасць
Кожная сістэма магнітарэалагічнай апрацоўкі заснавана на «разумнай вадкасці», якая зацвярдзее ў магнітным полі. Вадкасць MR звычайна складаецца з часціц карбанільнага жалеза (CIP) для забеспячэння магнітнай рэакцыйнай здольнасці і абразіўных зерняў (аксід алюмінію, аксід цэрыя або алмаза) для выдалення матэрыялу, а таксама носьбіта (звычайна сіліконавага алею, мінеральнага алею або вады). Для павышэння стабільнасці глейкасці і прадухілення ўсаджвання дадаюцца дадатковыя дабаўкі (напрыклад, тыксатропныя дабаўкі, супрацьзносныя або антыкаразійныя дабаўкі). Гэта спрыяе імгненнаму пераходу вадкасці MR з вадкага стану ў напаўцвёрды стан паліравальнай стужкі або шчоткі, а затым вяртаецца ў вадкі стан, калі магнітнае поле здымаецца.
Сістэмы руху
Узаемадзеянне інструмента і дэталі можна вызначыць на аснове кантраляванага руху. Тыповыя канфігурацыі для выкарыстання працэсаў MR-чыставой апрацоўкі ўключаюць кручэнне круга або невялікай плямы, у якой MR-вадкасць становіцца ўмацаванай зонай паліроўкі; сістэмы зваротна-паступальнага патоку, якія звычайна карысныя ў гібрыдах абразіўнага тыпу для ўнутраных праходаў; і кручэнне дэталяў, якія часта забяспечваюць больш стабільную і высокую хуткасць выдалення матэрыялу на цыліндрычных або свабодна-форменных канструкцыях. Акрамя таго, дзякуючы рэгуляванаму руху і функцыям вытворцы могуць дакладна рэгуляваць як хуткасць выдалення, так і чыставую апрацоўку з дапамогай рэгуляванай калянасці матэрыялу.
Matériaux
Магнітныя працэсы аздаблення вельмі гнуткія; аднак рэакцыя матэрыялаў залежыць як ад іх магнітных, так і ад механічных уласцівасцей.
Найбольш прыдатныя: ферамагнітныя і адносна цвёрдыя матэрыялы, такія як сталь і алюмініевыя сплавы, звычайна з'яўляюцца прыдатнымі матэрыяламі для магнітна-абразіўнай апрацоўкі. У оптыцы далікатная кераміка, такая як плаўлены крэмній, шкло BK7 і монакрышталічны крэмній, з'яўляюцца выдатнымі матэрыяламі для магнітарэалагічнай апрацоўкі і ствараюць паверхні без дэфектаў з нанаметровай шурпатасцю.
Найменш прыдатныя: мяккія палімеры і некаторыя каляровыя металы (напрыклад, медзь і латунь) з'яўляюцца складанымі для апрацоўкі матэрыяламі, бо іх нізкая магнітная пранікальнасць азначае, што трываласць абразіўнага інструмента, сфармаванага ў полі, не забяспечвае дастатковай сілы. Палімеры рызыкуюць сутыкнуцца з разбурэннем замест чыстага выдалення матэрыялу, а дакладнасць можа абмяжоўваць дасягальныя дапушчальныя адхіленні.
Параметры працэсу.
Тыповыя параметры працэсу для апрацоўкі да атрымання аднастайнай нанапакрыцці наступныя.
- Шчыльнасць магнітнага патоку — гэта значэнне калянасці інструмента, які прыкладае ціск для паліроўкі.
- Канцэнтрацыя і памер часціц карбанільнага жалеза (CIP) і абразіва — пры большай канцэнтрацыі абразіва хуткасць выдалення (MRR) павялічваецца; аднак занадта вялікая нагрузка прыводзіць да страты стабільнасці CIP у асяроддзі.
- Працоўны зазор — адлегласць паміж магнітам і апрацоўванай дэталлю; чым меншы зазор, тым мацнейшая магнітная шчотка, але лакалізаваныя сілы могуць павялічвацца.
- Адносны рух — вярчальны, зваротна-паступальны або іх спалучэнне — стварае зрух на паверхні.
- Час апрацоўкі — калі цыклы даўжэйшыя, якасць апрацоўкі паляпшаецца, але прапускная здольнасць зніжаецца; таму аптымізацыя мае жыццёва важнае значэнне для маштабаў апрацоўкі для вытворчасці.
перавагі
- Дакладнае кіраванне сілай дазваляе паліраваць да нанаметровай шурпатасці з мінімальным пашкоджаннем падпаверхні.
- Адаптыўная адпаведнасць магнітнай шчоткі або стужкі MR-вадкасці дазволіць апрацоўваць складаныя формы, паверхні свабоднай формы і ўнутраныя праходы.
- Кіраванне цяплом і смеццем паляпшаецца, бо вадкае асяроддзе здольна адводзіць цяпло і свабодныя часціцы, памяншаючы тэрмічныя напружанні і дэфекты на паверхні.
недахопы
- Павольная хуткасць выдалення матэрыялу з вельмі цвёрдых матэрыялаў абмяжоўвае канкурэнтаздольнасць там, дзе патрабуецца значная выдаляная частка матэрыялу.
- Вадкасць MR з'яўляецца ўнікальнай складанасцю, бо мае такія праблемы, як седыментацыя, стабільнасць і дабаўкі, якія ўскладняюць працяглую эксплуатацыю.
- На каляровых і дыямагнітных матэрыялах вадкасць MR мае меншую эфектыўнасць у параўнанні з. Зваротнае або дрэннае магнітнае ўзаемадзеянне.
- Награванне электрамагніта пагоршыць уласцівасці вадкасці MR і можа запатрабаваць актыўнага астуджэння або пераходу на пастаянны магніт.
Прыкладання.
Оптыка — паліроўка лінзаў і люстэркаў, а таксама карэкціроўка фігуры для высокапрадукцыйных аптычных сістэм.
Біямедыцынскія імплантаты — аздабленне пратэзаў суставаў, стэнтаў і іншых медыцынскіх дэталяў свабоднай формы, якія патрабуюць памяншэння зносу і лепшай біясумяшчальнасці.
Дакладнае машынабудаванне — аздабленне паверхняў для зубчастых колаў, паліўных інжэктараў, мікрафорсунак і гідраўлічных кампанентаў; а таксама пасляапрацоўка металічных дэталяў, атрыманых метадам адытыўнай вытворчасці, дзе гладкія ўнутраныя каналы маюць вырашальнае значэнне.
