毕业论文
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学专姓学
院：机械工程学院业：机械设计制造及其自动化名：杨志超号：1111011159
指导教师：张桂香
2015年3月利用永久磁场增强非磁性金属研磨抛光作者：Jae-SeobKwak
地点：韩国釜庆大学机械工程学院
圣100，龙塘东，瑙姆谷，釜山608-739
文章资讯：收到2008年9月9日收到修订表格2009年1月28日
接受2009年1月29日可在线用2009年2月12日
关键词：磁力
磁通量密度
磁研磨抛光
有色金属材料
实验设计方法
摘要：
此研究的目的是改进在磁性磨料抛光工艺用于有色金属的磁通密度，特别是针对于镁。磁通密度为黑色和有色金属材料进行了模拟。以增加磁通密度为有色金属材料，即在工件的相对侧安装永久磁铁的实用方法是加工提出并通过计算机模拟和实验验证评估。我们确定一个主导因素的过程和磁研磨抛光的最佳条件超薄镁板作为一个案例研究，实验方法的设计已被采用了如下：
1简介：
在材料的应用中镁作为轻质金属而被应用。最近，其应用范围正在不断增加。例如，在汽车，蜂窝电话，计算机，相机行业和其他电子元件[1-3]而被广泛应用。伴随这些工业的发展，更精确的表面自然是需要的镁材料，以满足高品质的产品。但是，也有在制造一些良好的表面由于基础材料镁问题，如可燃性危险和脆弱性。
为了解决这些问题，而采用有色金属磁性磨料进行研磨抛光。磁研磨抛光（MAP）是这些技术之一。MAP是一个新开发的加工技术。在的过程中，一个切削工具，它由亚铁粒子和非铁磨料组成并具有灵活性。由于这种灵活性，该工具可以从工件除去极少量的材料，然后可以在不损害抛光工件表面后产生在更好的表面上。然而，利用MAP技术研磨抛光有色金属是非常困难的。因为这种技术最基本的保障是通过增加磁力。镁也是这种有色金属。
在这项研究中，在MAP过程中磁通量密度进行了模拟中的黑色金属和有色金属
-1-材料的情况下。为了提高磁通量密度，使用永久磁铁而务实的策略提出和改进的结果应用建议的方式与电脑进行比较仿真和实验。用于抛光的薄的镁板，最佳条件是由实验方法设计决定。
2.MAP过程和磁力2.1MAP的原理
图1示出用于说明磁研磨抛光过程的原理的示意图。所述MAP单元具有钢杆称为缠丝的线圈的电感器。据法拉第定律，当电压和电流提供给线圈时电感器和工件之间产生的磁力。磁力会从磁性磨粒电感到工件沿着磁力线，因而它形成了一个灵活的磁性磨料刷并且刷旋转。根据电感器，按下工件然后通过小移除表面材料少。精细的表面，如镜子一样样品在这个过程中[4,5]获得。
排斥力磁力张紧力2.2磁力和磁通密度
图1研磨原理在MAP的过程中，磁力发挥用于形成柔性磁研磨刷，这使得磨料抛光的材料表面上的主导作用正向力和切向力，如图所示2作用在磁场内的工件。正向力和每切削的切向力边缘是Pn和pH，分别。一个混合型磁性磨料事先由磁性和研磨颗粒具有多切削刃。如果切削的边的平均数目米的工作，总法向力（FN）和切向力（FH）中的MAP过程被表示为如下：
fn=mPn；fh=mPh
还可以根据感应的电磁场法拉第定律，磁场强度（H）可利用数学关系表示磁通密度（B），它可以被表示为如下：
B=uH
其中m是导磁率。磁场强度是随着在磁力施加来增加电流，电流也有磁通上的影响磁场密度和磁力，这是作为重要的因素考虑到这项研究。
-2-磁性物质工作方向磁力磨削工件图2.切割力磁研磨抛光图3建模例子3.模拟和磁通密度的实验验证3.1磁通密度的模拟实验
以评估的非铁材料的磁特性在MAP过程处理下一般情况，利用计算机进行模拟。有关本研究中的磁特性均分布和的最大量值磁力在工件上。首先，对所述电感器MAP和工件进行建模，如图所示3，并然后根据的变化的磁通密度电流是使用商业软件ANSYS模拟在仿真情况中，电感器的网眼尺寸为0.01米和电感器的直径为20mm的的厚度非铁材料是10毫米。工件和永久磁铁之间的工作差距为2mm。在这种仿真中，永久的施加磁通密度磁铁为100MT
图4（a）和（b）示出的非磁通密度含铁材料时，从2到电流的变化2.5A。可以看出，当电流增加时，该的磁通密度的变化和分布的磁通密度的最大量值也增加一点点。在该模拟中，最大量值变从22.24到24.70mT。在电感器的中心，该磁磁通密度非常小。最大磁的位置磁通密度是在直径/4的距离的中心。
图4在这项研究中，以改善非磁通密度的在MAP过
程中铁质材料，一个实际的策略提出和模拟来检查的有效性提出作为改进的方法是：一个永久磁铁（NdBFe）的混合物在相反侧安装简单地工件表面进行加工。虽然这个计划是非常简单和容易，在实际的加工过程中应用，该装永久磁铁有助于提高磁通围绕加工区域的密度。仿真结果呈现在图4（c）比较的有效性永久磁铁的非铁材料。如图4（c）中，磁通密度的最大量值具有永磁铁增加了约35％（由22.24到30.04mT）。
-3-从该仿真结果可以看出，所提出的方法来提高磁通密度有永磁体是一种非常有用和有效的策略，从而可以提高工作效率在有色金属材料在MAP处理。
3.2磁通密度的实验验证
要验证安装永久性的实际效果磁铁上的磁通密度，一系列实验的进行评价。图5示出的实验装置和测量的磁通密度的点。基于该模拟结果，被选择用于检查的磁通5点具有为5mm从电感器的中心的跨度密度。薄探头的高斯计（TM-601，KANETEC）是用于获得测量值。探针的厚度为1mm。
起初，磁通密度为SM45C是一种亚铁料并进行测定，并示于图6.工作间隙电感器和工件之间是为2.5mm。从图6，可以看出，较高的磁通密度时获得的施加电流较大。测量点分别在来自电感器的中心直径/4的距离具有更高的值比其他点与磁通
工件电源工作间隙感应器高斯计图5磁力分析图6磁性金属的磁通密度图7非磁性金属的磁通密度密度的电感器的中心相对较小。图7给出了测得的磁通密度为铝合金，它是一种非铁材料。结果是非常相似的，与铁类材料，如图中所
示6，除了对于磁通密度的幅度。在一个的情况下非铁材料，磁通密度的大小是非常小的，这是一个关于第三或第四亚铁的物质价值。在该改进的方法提出了在这项研究中，在磁性磁通密度为具有永久的非铁材料如图8磁体增加了约30-40％相比，不具有永磁铁。这些结果在测定实验正好与计算机模拟吻合。
-4-4.案例分析：MAP超薄镁板4.1实验过程和设置
为验证该永久磁铁是提高有用，在MAP过程对有色金属的抛光效率材料，抛光薄镁板的案例进行研究的。田口设计方法的是帮助实验。在一般情况下，实验次数以覆盖全阶乘组合变得非常大，即使在有限的参数（系数）号。为了减少的试验实验中，田口的设计方法，它利用一个邻位五角阵表，在实验研究中很受欢迎。它可以有助于确定的容易的最佳工艺条件实验[6]。图9示出实验装置的薄的地图板镁合金的厚度为0.6mm的。薄镁板已被用作外部材料笔记本电脑和移动电话。对于这些产品，一精细的表面是必要的，以保持良好的质量和所述MAP过程是合适的，以产生一个镜状表面。因此，镁板被选定作为工件在这项研究。该它是一种非铁材料是公知的。永久磁铁被安装在工件表面的相对侧是加工。表面粗糙度的变化，这是一个过程输出之
图8图9MAP实验装置和永久磁铁前和之后的MAP进行评价。固定的实验条件列于表1中。用过的磁性磨料是Fe和氮化硼的混合物粉末。所施加的进料速度为9米/分钟，抛光时间为每个工件为15分钟。铁的平均规模粉末为100毫米，其氮化硼为1-2毫米。该铁的质量比为氮化硼在混合物为3：2。一个球端型的电感器被使用，因为这种类型的显示在比的初步实验性能更好平结束。表2显示，在使用过程中的因素和它们的水平实验。所考虑的过程因素，目前的应用到电感器，工作在电感器和间隙之间刀具的工件，旋转速度和供给量粉末。每一个因素是在三个层面预定改变。所使用的正交表列于表3.在传统的实验方法使用完全81实验需要有精神的审判。但在本研究中使用的正交阵，只是9进行实验，因为在至少两个因子在每个实验中改变。
-5-表1
ItemsWorkpiceInductorPolishingtimeMagneticabrasivesFeedspeedConditionsAZ31.26×66mmBallendtype(Ø20)15minFe+boronnitridepowder9m/min表2
FactorsCurrentA(A)WorkinggapB(mm)RotationalspeedC(rpm)AmountofpowderD（g）Level11.01.08000.721.51.510001.232.02.012001.7表3
No.FactorsCurrentA(A)12345671.01.01.01.51.51.52.02.02.0WorkinggapB(mm)1.01.52.01.01.52.01.01.52.0RotationalspeedC(rpm)800100012001000120080012008001000AmountofpowderD（g）0.71.21.71.70.71.21.21.70.7在田口的设计方法的情况下，应用程序的信噪比是评估过程的因素“对实验结果的影响的一般和有用的方法。那些用于确定荷兰国际集团在MAP处理的最佳条件，在薄镁板，信号对噪声的表面（S/N）比粗糙度算出。在这项研究中，最小的非更好在S/N比的函数特性被使用，因为更小的值的表面粗糙度较好。
-6-表4
SSABCDETotal63.003（12.524）245.50943.86312.524321.037DOF2（2）2228V31.501（6.262）122.75421.9316.262F5.0319.603.504.2实验结果与讨论
实验结果表明，在每个实验中获得的一个永磁体。评估过程因素对效果表面粗糙度，方差分析（方差分析）进行其结果列于表4。根据表4，刀具的旋转速度有一个对表面粗糙度的改善显着效果情况下，薄的镁板的具有永久抛光磁铁。电感器和工件之间的工作间隙在这个过程的因素考虑在这项研究是有至少影响表面粗糙度。当实验没有在以前的研究中的永久磁铁进行的，该工作间隙和粉末的量对表面的影响粗糙度。因此，基于在此研究中获得的实验结果，在MAP处理的具有永久磁铁的有效因子被彻底改变。工作间隙和粉末的量产生更好的表面起到了重要作用磁通密度是不够的，像抛光有色金属材料不具有永磁铁。工艺条件如粉末的大型工作间隙和数量较少，使其难以在MAP过程中保持工作的磨料流程。但是，当磁通量密度较高，这是很容易保持抛光区域甚至与邻近工作研磨剂有较大的工作间隙和施加粉末的较少量。图10给出了工艺因素对MAP的影响薄镁板。每个因素的幅度大手段越来越大的改善的
图10各因素对镁MAP的影响图11磁力下与无磁力下表面粗糙度的比较-7-良好条件表面在MAP处理。在这项研究中的最佳条件是2.0A的电流应用，工作为1.0mm的间隙，转动每分钟800转的转速和0.7克的粉末的量。
表面粗糙度与研磨时间的变化不具有和具有永磁体是镁合金比较图。11.很明显与永久的表面磁体优于没有永久磁铁。还差在这两者之间的表面粗糙度的程度情况随着所述抛光时间变长。此意味着MAP用永久磁铁是良好的精度并用非铁材料的生产率。
5.结论
在这项研究中，在MAP处理过程的磁通密度对于有色金属材料是由计算机模拟评价并验证了实验。为了提高磁通密度在有色金属材料，提出了一种实用的策略和实验验证进行。所获得的结论如下：
（1）从仿真和实验中，在MAP处理的最大磁通密度的位置被认定为从该中心的直径/4的距离电感。
（2）当工作GAB为2mm，最大量值磁通密度与一个非铁材料的安装在所述相对侧永久磁铁工件表面待加工增加约35％。
（3）在抛光的情况下，旋转速度对的一个显着效果的工具的且改善表面粗糙度薄镁板与永久磁铁。
（4）为镁合金的MAP的最佳条件为2.0A的电流应用，工作为1mm的差距，每分钟800转的转速和0.7粉末的量
参考文献：
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