[发明专利]一种钛合金管内壁磁流变抛光方法及装置

说明书

本发明提供一种钛合金管内壁磁流变抛光方法及装置，磁流变液在蠕动泵作用下沿传动杆内表面泵入抛光头内腔，经抛光头中部周遭的矩形孔处溢出，分别从左右两侧流向抛光区域，在磁场作用下磁流变液的表观粘度和剪切屈服应力迅速增大，形成具有一定黏塑性的Bingham介质，随着抛光头和管壁的相对运动，Bingham介质对管壁材料进行剪切去除；参与抛光过后的磁流变液经管件两侧的磁流变液收集机构收集起来，在经过过滤、搅拌后继续参与抛光过程，实现了磁流变液的循环利用；在磁流变液循环的过程中带走了抛光区域产生的热量。本发明可对钛合金管内壁进行自动抛光，具有控制简单、抛光均匀性好、工作效率高等优点，尤其适用于细长钛合金管内壁表面的抛光处理。

技术领域

本发明涉及抛光设备和工艺，特别是一种利用磁流变液对钛合金管内壁进行抛光的方法及装置。

背景技术

钛合金管具有耐高压、抗腐蚀等特性，被广泛应用于航空航天、医疗、军工等领域。受使用环境的限制对管件内部的表面粗糙度要求很高，一方面是保证管内气体或液体输送顺畅，避免因管内表面凹凸不平产生喘振现象，另一方面是避免因管壁表面缺陷所产生的污染和腐蚀，提高管件使用寿命。钛合金管主要由压力机热挤压和斜轧穿孔两种工艺加工而成，受加工工艺影响内壁表面多伴有凹坑、微裂纹、毛刺等表面缺陷，严重影响管件的使用性能。

钛合金属于典型的难加工材料，具有弹性模量低、弹性变形大、化学活性高等特点，工件表层易发生因磨削力和磨削温度综合作用而引起的表面形貌、表层组织、成分分布、硬度分布等变化，严重时会出现烧伤、裂纹等热损伤。现有技术中，电化学抛光是利用电化学反应去除切削加工所残留的微观不平度，不受工件材质和表面硬度的影响，但是影响抛光效果的因素很多，加工表现出一定的不稳定性。磁研磨加工利用磁性磨料在磁场作用下形成的磁性研磨刷来对工件表面进行抛光处理，被广泛应用于平面、内外圆表面、复杂模具型腔的光整加工，但是存在研磨效率低、磨粒制作成本高、寿命低的缺陷。

磁流变抛光是一种精密加工技术，是基于磁流变液的流变效应来对工件表面进行抛光处理。在梯度磁场作用下，磁流变液的表观粘度迅速增大，形成具有一定剪切屈服应力的黏塑性Bingham介质，通过其与被加工表面的快速相对运动来对工件表面进行抛光处理。磁流变抛光不受工件表面形状限制，对工件表面压力小，不会造成亚表面损伤，材料去除稳定，可控性高。

发明内容

针对钛合金管内壁抛光处理存在的技术问题，本发明提供一种操作简单、抛光效率高、能实现磁流变液循环使用、管件内壁抛光均匀性好的磁流变抛光方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钛合金管内壁磁流变抛光方法，磁流变液在蠕动泵作用下沿传动杆内表面泵入抛光头内腔，经抛光头中部周遭的矩形孔处溢出，分别从左右两侧流向抛光区域，在磁场作用下磁流变液的表观粘度和剪切屈服应力迅速增大，形成具有一定黏塑性的Bingham介质，随着抛光头和管壁的相对运动，Bingham介质对管壁材料进行剪切去除；Bingham介质的屈服应力大小根据磁场大小实时调节；参与抛光过后的磁流变液经管件两侧的磁流变液收集机构收集起来，再经过过滤、搅拌后继续参与抛光过程，实现了磁流变液的循环利用；在磁流变液循环的过程中带走了抛光区域产生的热量。

本发明的具体步骤如下：

步骤1、将工件安装在左右夹具上，调节XZ工作台使抛光头处于钛合金管内壁中心位置处，调整电磁铁安装位置使得电磁铁和抛光头右端面对齐，在步进电机脱机状态下转动滚珠丝杠调至抛光头与钛合金管右端面对齐，此时钛合金管、抛光头、电磁铁的右侧端面应处于齐平状态；

步骤2、调整电磁铁线圈电流，使抛光区域内的磁感应强度为80-200mT；