Kemasan Magnetik untuk Pembuatan Ketepatan Tinggi

Apakah itu Kemasan Magnetik?

Kemasan magnetik juga dirujuk sebagai kemasan berbantukan medan magnet, dan merupakan teknik rawatan permukaan jitu yang menggunakan medan magnet terkawal untuk mendorong bahan kasar mengenai benda kerja. Tidak seperti pengisaran atau penggilapan konvensional, yang mempunyai elemen alat tegar dan oleh itu tidak dapat menyesuaikan diri dengan geometri kompleks, kemasan magnetik menggunakan alat kasar yang fleksibel, boleh dikawal dan mengambil konfigurasi berbeza mengikut keperluan. Alat ini bukanlah roda atau tali sawat pepejal tetapi sebaliknya medium dinamik yang menggunakan zarah magnet dan bahan kasar yang sejajar seolah-olah terdapat medan magnet, menyesuaikan konfigurasi untuk mencapai laluan alat mesin.

Varian proses

Kemasan magnetik bukanlah proses yang berasingan tetapi sekumpulan proses yang menggunakan prinsip mudah yang sama iaitu menggunakan medan magnet untuk mengendalikan tindakan kasar, dan telah dibentuk menjadi bentuk berbeza mengikut kesesuaian. Berikut ialah penerangan tentang variasi proses utama.

MAF (Penamat Abrasif Magnetik)

rujukan

MAF menghasilkan "berus" zarah magnet fleksibel yang menyelaraskan bahan pengikis feromagnet di bawah keadaan medan magnet tempatan yang terkawal. Berus ini akan menyesuaikan diri dengan tepi, lubang luar dan dalam, malah permukaan bentuk bebas yang melengkung lembut, membolehkan tindakan pemotongan mikro dan penggilapan yang seragam melangkaui keupayaan alat tegar. Fleksibiliti dan daya sentuhan praktikal yang terdapat dalam skala berus MAF dengan fluks magnet dan jurang kerja, atau pemisahan, membolehkannya ditala daripada penyahgerudian halus kepada kemasan halus, walaupun mewakili daya gabungan berkenaan dengan meramalkan penyingkiran bahan merupakan bidang penyelidikan aktif dengan sumber yang berkaitan dengan teknologi MAF. MAF digunakan secara meluas untuk kes-kes yang jarang berlaku dengan akses terhad dalaman kepada komponen tambahan atau komponen buatan semula yang tepat, di mana terdapat laluan yang terlibat secara umum.

MRF (Penyemasan Magnetorheologi)

 rujukan

MRF ialah proses penggilapan sub-apertur deterministik di mana reben atau tompok bendalir magnetorheologi (MR) (zarah karbonil-besi dan bahan kasar bukan magnet dalam pembawa) dikeraskan oleh medan magnet tempatan dan kemudian memotong penyingkiran bahan yang mengurungnya dengan ketat. Hasilnya, fungsi yang boleh diramal pada permukaan berkualiti optik dengan kekasaran tahap nm dicapai pada kanta rata, cembung/cekung dan cermin, yang membolehkan kemasan yang berkesan. MRF ialah teras optik ketepatan dan proses bahan rapuh yang lain, kerana ia menawarkan kebolehkawalan (melalui fluks), pengangkutan haba dan serpihan, dan keupayaan untuk mengubah kawasan kemasan dengan mengubah fluks untuk mencapai geometri tertentu. Sekurang-kurangnya, bentuk dengan bentuk 3D yang lebih kompleks, kemasan MRF hujung bebola (BEMRF) dan bendalir dibentuk menjadi "bola" yang stabil pada hujung alat berputar, mengambil idea sub-apertur kepada bahagian bentuk bebas dan bentuk 3D yang lebih kompleks.

MRAFF / R-MRAFF (Hibrid AFM + MRF)

 rujukan

Kemasan Aliran Abrasif Magnetorheologi (MRAFF) menawarkan akses hibrid kepada aliran terkawal media pemesinan aliran kasar (AFM) ke media di mana reologi dikawal dengan medan magnet yang bersumber. Medium MR salingan yang dikeraskan secara magnet melalui bukaan laluan, memberikan kawalan yang lebih besar terhadap daya penglibatan berbanding AFM (walaupun ia masih ada). Apabila MRF digabungkan lagi dengan putaran bahan kerja di bawah sub-apertur kemasan aliran kasar magnetorheologi - R-MRAFF - variasi jurang fluks yang tinggal merentasi bahagian bentuk bebas dilicinkan, dan kadar kemasan serta keseragaman merentasi permukaan pembezaan dipertingkatkan - sekali lagi dalam demonstrasi dengan apa yang mungkin komponen seperti implan, kadar kemasan purata hampir 2x lebih pantas daripada pendekatan gaya MAFF.

Varian/hibrid lain yang penting

• BEMRF (MRF Hujung Bola): Menghasilkan "bola" bendalir MR yang disokong secara magnet pada hujung alat, membolehkannya melakukan proses penggilapan setempat pada bentuk 3D yang kompleks; biasanya paling sesuai untuk bahan feromagnetik disebabkan oleh garis medan yang baik pada sentuhan.
• MRJF (Penyelesaian Jet Magnetorheologi): Menayangkan bendalir MR dalam jet/titik bebas; manakala fizik penyingkiran jet MR berkongsi mekanisme yang sama seperti yang biasa dalam MRF, MR-jet menyediakan akses yang lebih baik untuk ciri setempat atau tersembunyi. Satukan MRF dengan MR-jet ke dalam model penyingkiran yang telah dicadangkan untuk sistem optik.
• MRAH (Pengasahan Lelasan Magnetorheologi): Pada dasarnya, satu bentuk pengasahan konvensional yang diubah suai dengan keupayaan untuk melaraskan tindakan pelelas secara magnet untuk menangani lubang kompleks dan bahan bukan magnet. Laporan menunjukkan kekasaran yang lebih baik apabila rantai yang dikeraskan medan terbentuk dalam media.
• MRF/MAF berbantukan ultrasonik/kimia: Menggabungkan sama ada getaran bertindih atau kimia reaktif, untuk meningkatkan kadar penyingkiran bahan (MRR) sambil mengurangkan kerosakan bawah permukaan. MRF berbantukan ultrasonik meningkatkan halaju zarah relatif dan daya yang timbul pada asperiti, yang akhirnya menghasilkan kadar penyingkiran yang lebih besar berbanding MRF/MAF asas.

Peralatan & media

Magnet: kekal vs. elektromagnet

Medan magnet membolehkan proses ini berlaku. Magnet kekal, terutamanya magnet neodymium-besi-boron (NdFeB) bertenaga tinggi, menawarkan sumber fluks yang sangat kecil dan cekap yang boleh digunakan dalam banyak aplikasi perindustrian. Kelemahannya ialah anda tidak boleh mengubahnya sebaik sahaja ia dibuat. Elektromagnet memberikan kawalan ketumpatan fluks yang dikenakan, yang membolehkan lebih ketepatan daripada daya penggilapan dan geometri bintik. Ketepatan tinggi pelarasan medan magnet menawarkan peluang dalam optik dan proses pembuatan lanjutan lain, yang lebih mudah dicabar dalam penyelenggaraan, khususnya, pemanasan gegelung, yang kemudiannya menyebabkan kelakuan kelikatan bendalir MR memerlukan pengurusan haba.

Cecair magnetorheologi

Setiap sistem kemasan magnetorheologi berpusat di sekitar "cecair pintar", yang mengeras dalam medan magnet. Cecair MR biasanya terdiri daripada zarah besi karbonil (CIP) untuk menyediakan kereaktifan magnet dan butiran kasar (alumina, ceria atau berlian) untuk penyingkiran bahan dan medium pembawa (biasanya minyak silikon, minyak mineral atau air). Untuk meningkatkan kestabilan kelikatan dan mencegah pemendapan, bahan tambahan tambahan dicampurkan (seperti bahan tambahan tiksotropik, bahan tambahan anti-haus atau anti-karat). Ini menggalakkan cecair MR bertukar daripada keadaan cecair kepada reben penggilap separa pepejal atau berus dengan serta-merta, kemudian kembali kepada keadaan cecair apabila medan magnet disingkirkan.

Sistem pergerakan

Interaksi alat dan bahan kerja boleh ditentukan berdasarkan gerakan terkawal. Konfigurasi tipikal untuk menggunakan proses kemasan MR termasuk memutarkan roda atau titik kecil, di mana bendalir MR menjadi kawasan penggilapan yang tegar; sistem aliran salingan, biasanya berguna dalam hibrid jenis aliran kasar untuk laluan dalaman; dan bahan kerja berputar, yang selalunya memberikan kadar potensi penyingkiran yang lebih konsisten dan lebih tinggi pada reka bentuk silinder atau bentuk bebas. Di samping itu, dengan gerakan dan ciri boleh laras, pengeluar boleh melaraskan kadar penyingkiran dan kemasan dengan halus dengan kekakuan media boleh laras.

Bahan

Proses kemasan magnetik sangat fleksibel; walau bagaimanapun, tindak balas bahan bergantung pada sifat magnetik dan sifat mekanikalnya.

Paling sesuai: Bahan feromagnet dan yang agak keras seperti keluli dan aloi aluminium secara amnya merupakan bahan yang sesuai untuk kemasan kasar magnetik. Dalam optik, seramik rapuh seperti silika terlakur, kaca BK7 dan silikon kristal tunggal merupakan bahan yang sangat baik untuk kemasan magnetorheologi dan menghasilkan permukaan bebas kecacatan dengan kekasaran skala nanometer.

Paling tidak sesuai: Polimer lembut dan beberapa logam bukan ferus (seperti kuprum dan loyang) adalah bahan yang sukar diproses kerana kebolehtelapan magnetnya yang rendah bermakna kekuatan alat kasar yang terbentuk di lapangan tidak memberikan daya yang mencukupi. Polimer berisiko mengalami pembajakan dan bukannya penyingkiran bahan yang bersih, dan ketepatan mungkin mengehadkan toleransi yang boleh dicapai.

Parameter Proses.

Parameter proses biasa untuk pemprosesan kepada kemasan nano yang konsisten adalah seperti berikut.

1. Ketumpatan fluks magnet – ini menentukan kekakuan alat, yang mengenakan tekanan penggilapan.
2. Zarah besi karbonil (CIP) dan kepekatan & saiz bahan kasar – dengan kepekatan bahan kasar yang lebih tinggi, kadar penyingkiran (MRR) akan meningkat; walau bagaimanapun, terlalu banyak beban menyebabkan CIP kehilangan kestabilan dalam medium.
3. Jurang kerja – jarak antara magnet dan benda kerja; semakin kecil jurang, semakin kuat berus magnet, tetapi daya setempat mungkin meningkat.
4. Gerakan relatif – sama ada gerakan putaran, gerakan salingan atau gabungannya – mewujudkan tindakan ricih pada permukaan.
5. Masa pemprosesan – jika kitaran lebih panjang, kemasan akan bertambah baik, tetapi daya pemprosesan akan berkurangan; oleh itu, pengoptimuman adalah penting untuk pemprosesan skala untuk pengeluaran.

kelebihan

1. Kawalan daya yang tepat membolehkan penggilapan kekasaran tahap nanometer dengan kerosakan bawah permukaan yang sedikit.
2. Pematuhan adaptif berus magnet atau reben bendalir MR akan membolehkan kemasan bentuk kompleks, permukaan bentuk bebas dan laluan dalaman.
3. Pengurusan haba dan serpihan sememangnya dipertingkatkan kerana medium bendalir mampu menyingkirkan haba dan zarah longgar, sekali gus mengurangkan tekanan haba dan kecacatan pada permukaan.

Kekurangan

1. Kadar penyingkiran yang perlahan pada bahan yang sangat keras mengehadkan daya saing di mana penyingkiran stok yang ketara diperlukan.
2. Cecair MR adalah unik kerana terdapat isu-isu seperti pemendapan, kestabilan dan bahan tambahan yang akan merumitkan operasi jangka panjang.
3. Pada bahan bukan ferus dan diamagnet, bendalir MR mempunyai keberkesanan yang berkurangan berbanding dengan. Interaksi magnet terbalik atau lemah.
4. Pemanasan elektromagnet akan menjejaskan sifat-sifat bendalir MR dan mungkin memerlukan penyejukan aktif atau peralihan kepada magnet kekal.

Permohonan.

Optik – penggilapan kanta dan cermin serta kawalan rajah pembetulan untuk sistem optik berprestasi tinggi.

Implan bioperubatan – kemasan sendi prostetik, stent dan bahagian perubatan bentuk bebas lain yang memerlukan pengurangan haus dan biokompatibiliti yang lebih baik.

Kejuruteraan jitu – aplikasi kemasan permukaan untuk gear, penyuntik bahan api, muncung mikro dan komponen hidraulik; serta pemprosesan pasca bahagian pembuatan bahan tambahan logam di mana saluran dalaman yang lancar adalah kritikal.