ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИ МАГНИТНО–АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКЕ SS 304L

Анотация

Магнитная–абразивная обработка (МАО) – это технология финишной обработки, которая использует магнитную силу и магнитный абразив для отделки различных технических материалов. В приведенной статье представлена разработка экспериментальной установки для проведения операций МАО материала из нержавеющей стали марки 304L. Эксперимент планировался в соответствии с экспериментальной методики Тагучи L16 (42). Различные условия обработки, выбранные для исследований, это: напряжение, прикладываемое к электромагниту, зазор для обработки, скорость вращения электромагнита и коэффициент смешивания (Fe +, Al2O3). Поверхность и процентное улучшение поверхности (% Δ Ra) оценивались после каждого эксперимента. Из экспериментальных результатов было обнаружено, что средняя величина поверхностного покрытия была достигнута до 0,09 мкм.

Введение

Финишные операции по изготовлению точных деталей всегда вызывают беспокойство из–за их наиболее критического, трудоемкого и наименее контролируемого характера. Традиционная тонкая отделка прецизионных компонентов – сложная и трудоемкая операция в производстве. Высокоточные методы отделки имеют первостепенное значение и требуют современных подходов к обработке. Обычно предварительно обработанные поверхности подвергаются чистовой обработке, такие как шлифовка, суперчистка, притирка, хонингование и так далее. При надлежащем выполнении эти процессы абразивной обработки могут создавать поверхность более высокого качества с контролируемой шероховатостью поверхности в сочетании с желательным распределением остаточных напряжений и минимизируя поверхностные и подповерхностные повреждения . В последние несколько десятилетий были разработаны новые усовершенствованные процессы обработки, чтобы преодолеть ограничения традиционных процессов обработки с точки зрения более высоких требований к твердости инструмента и точного контроля финишных сил во время обработки.

Особый интерес представляет применение магнитного поля в управлении производственными процессами преимущественно при чистовой обработки. Магнитная–абразивная обработка (МАО) – это технология, в которой магнитное поле образует магнитно–абразивный инструмент, состоящий из абразивных частиц и обладающий ферромагнитными свойствами. Некоторые очевидные преимущества МАО по сравнению с существующими методами абразивной обработки включают: (а) не требует предварительных рабочих инструментов (шлифовальные круги, абразивные стержни и так далее); (б) абразивные инструменты могут быть быстро заменены; (в) абразивный инструмент может быть реконструирован без разрушения связи при отделении ферромагнитных частей машин сложной формы; и (г) из-за расстояния магнитного поля в некоторых случаях можно обрабатывать недосягаемые поверхности, например, такие как внутренние поверхности трубок . Схематическое изображение плоского процесса МАО показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Плоская магнитно–абразивная обработка

Основной принцип процесса MAО был изучен Шинмурой и др. , и сообщалось, что с увеличением диаметра магнитных абразивных частиц происходит удаление материала и уменьшение значение шероховатости поверхности (Ra). Jain и др. изучили МАО немагнитной нержавеющей стали с использованием слабосвязанных мангнитно–абразивных элементов. Был сделан вывод о том, что рабочий зазор и круговая скорость заготовки являются параметрами, которые существенно влияют на удаление материала и обработку поверхности. Шинмура и др. обнаружили, что плотность магнитного потока и рабочий зазор сильно влияют на шероховатость поверхности и удаление остатков. После эксперементальных исследований обработки плоских заготовок с использованием процесса МАО было отмечено, что величина шероховатости поверхности уменьшается с увеличением времени окончания до определенного предела времени, после которого улучшения не наблюдаются.

Ching и др. изучали процесс магнитно–абразивной обработки в поверхностных операциях свободной формы с использованием экспериментальной конструкции Тагучи с учетом влияния магнитного поля, вращения шпинделя, скорости подачи, рабочего зазора, абразивного материала и смазки. В этом исследовании они показали, что MAО обеспечивает высокоэффективный способ обработки поверхностного слоя.

Основной целью исследования является изучение влияния напряжения, приложенного к электромагниту, зазора на механической обработке, скорости вращения электромагнита и коэффициента смешивания (Fe +, Al2O3) на изменение поверхности и процентное улучшение качества поверхностного слоя, особенно при использовании слабосвязанных магнитно–абразивных элементов.