[发明专利]一种超声空化辅助搅拌磁流变抛光液的液体循环装置

说明书

本发明提供一种超声空化辅助搅拌磁流变抛光液的液体循环装置，属于磁流变抛光的技术领域，包括储液罐、超声空化系统以及搅拌器；超声空化系统包括超声波发生器、压电换能器、变幅杆、阶梯圆盘和振动圆筒；阶梯圆盘的上表面设置有高度等于磁流变抛光液半波长的阶梯；振动圆筒的下端与阶梯圆盘上最外侧阶梯的上端连接，长度为磁流变抛光液半波长的整数倍，外壁涂有吸声材料；压电换能器的输入端与超声波发生器连接，输出端与变幅杆连接；变幅杆与阶梯圆盘连接。该装置能够在磁流变抛光过程中产生大范围的超声空化现象，空化现象产生的空化气泡以及溃灭时释放的冲击能量实现磁性颗粒、非磁性磨料颗粒的在线均匀分散，并预防颗粒发生沉降。

技术领域

本发明属于磁流变抛光的技术领域，具体涉及一种超声空化辅助搅拌磁流变抛光液的液体循环装置，特别适用于磁流变抛光过程中颗粒凝聚和沉降稳定性的调控。

背景技术

磁流变抛光液是一种新兴的智能材料，它是由磁性颗粒、非磁性磨料颗粒、基载液和少量添加剂组成的悬浮液，可以在施加磁场时形成有序排列的链状或纤维状结构，从而形成类似于“磁刷”的磨具进行光整加工，特别适用于光学元器件、智能手机外壳以及复杂型腔等精密及超精密零件的研磨和抛光。磁流变抛光液的液体循环系统作为持续更新磁流变抛光液的关键环节对磁流变抛光技术的应用非常重要。然而，磁流变抛光液的液体循环系统在使用过程中由于颗粒密度通常大于基载液的密度，容易出现颗粒凝聚、结块及沉降现象，导致磁流变抛光液的稳定性急剧下降，进而影响加工效率、材料去除率及表面质量。

目前，磁流变抛光液的液体循环系统主要是通过物理辅助搅拌技术来实现颗粒均匀和分散的。美国QED公司采用高精度蠕动泵搅拌储液罐内的磁流变抛光液，但该方法对蠕动泵的精度和动力性能要求很高。清华大学(专利授权号ZL201110456996.3) 提出了用于公自转磁流变抛光的液体循环装置，该装置利用叶片搅拌器对储液罐中的磁流变抛光液进行均匀搅拌，然而该装置液体循环回路设计较为复杂、适用范围有限。哈尔滨工业大学(专利授权号ZL200410044076.0)在超声波磁流变复合抛光工艺中提出了一种搅拌、恒温及恒粘度控制装置，该方法虽然能够利用各种传感器实现对磁流变抛光液的实时监控，但是仍然使用叶片搅拌器对磁流变抛光液的颗粒进行搅拌。中国工程物理研究所(专利公开号CN201610204933.1)公开了一种正、反双桨叶片的搅拌装置对磁流变抛光液进行增强搅拌，以期解决磁流变抛光液长久使用的沉降问题，由于该方法属于纯机械搅拌，磁流变抛光液的稳定性提升程度有限。纯机械搅拌磁流变抛光液方法总体耗时长、精度低，对固体颗粒搅拌不充分，所以一般很难对磁流变抛光液的稳定性进行准确、有效的控制，不便于工程推广。重庆仪表材料研究所(专利授权号ZL201596488U)提出了一种电磁搅拌装置，通过在储液罐的周围制造一圈辅助搅拌电磁场，从而防止颗粒沉降或再次恢复沉降颗粒性能，但是该装置对磁性颗粒比较依赖，对非磁性磨料搅拌作用有限。浙江师范大学(专利公开号CN201610858560.X)公开了一种滚筒式旋转超声磁流变抛光机，利用超声系统的变幅杆与抛光桶的主轴通过联轴器连接进而进行磁流变抛光，虽然这种方式连接可靠，但是变幅杆直接与主轴连接时超声波能量损失较大，故变幅杆向磁流变抛光液辐射声场的效率偏低，特别是对整体液体区域的分散效果有限。

发明内容

为了改善现有磁流变抛光液亟需解决的颗粒凝聚和沉降稳定性问题，本发明提供了一种超声空化辅助搅拌磁流变抛光液的液体循环装置，能够在磁流变抛光过程中产生大范围的超声空化现象，空化现象产生的空化气泡以及溃灭时释放的冲击能量实现磁性颗粒、非磁性磨料颗粒的在线均匀分散，并预防颗粒发生沉降。