磨料颗粒增强磁流变弹性体的磨抛应用研究

作     者：郭磊 姬云霄 马臻 郭万金 李哲熙 张新荣 GUO Lei;JI Yunxiao;MA Zhen;GUO Wanjin;LEE Chulhee;ZHANG Xinrong

作者机构：长安大学工程机械学院西安710064 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 仁荷大学机械工程系韩国仁川22212 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2023年第57卷第10期

页      面：143-152页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51805044) 陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2022JM-254)。 

主　　题：磁流变弹性体 磨料颗粒 磨抛加工 表面质量 材料去除率 

摘      要：针对常规刚性磨具对复杂面型、硬脆难加工材料工件进行磨抛加工时,难以兼顾加工效率、表面质量以及完整性的问题,提出了一种基于磨料颗粒增强磁流变弹性体材料(A-MRE)的磨抛加工方法。首先,基于磁性颗粒与磨料颗粒在硅橡胶基体中的链网组装与夹持行为,设计了A-MRE材料制备工艺流程;然后,基于微观组织结构观测,建立了A-MRE材料代表体积单元(RVE)模型,结合理论分析与有限元仿真研究了磁场条件对基体软固结磨粒把持行为的影响;最后,采用A-MRE磨具对SiC材料开展磨抛加工实验,分析了不同磁场条件下的表面加工质量与材料去除效率。研究结果表明:磁场方向与A-MRE基体磁性颗粒链方向夹角为0°时磨粒把持应力最大,且随磁场强度的增加而增大,对A-MRE基体施加1.5μm压缩量时,磨粒最大把持应力可达396.63 kPa;磁场强度为0.35 T时,采用A-MRE磨具加工的SiC材料表面粗糙度比无磁场条件下的降低了80.3%,材料去除效率提高了28.6%,磨具损耗量降低了56.1%,验证了A-MRE作为弹性磨具基体材料的可行性。