三維微結(jié)構(gòu)電磁流變效應創(chuàng)成加工研究.pdf

1、作為功能材料，電磁流變液是在基載液中加入可同時被電場極化和磁場磁化的微細固相粒子而形成的具有可控流變行為的懸浮液。在電場和磁場共同作用下具有比單獨電流變效應和磁流變效應更顯著的協(xié)同效應。 本研究基于電磁流變協(xié)同效應，提出了一種用于硬脆材料三維微結(jié)構(gòu)創(chuàng)成加工的新方法，即利用電磁流變液在電磁流變效應作用下將混入電磁流變液中的磨料微粒粘結(jié)、聚集形成動態(tài)即效微砂輪，用于玻璃、單晶硅、工程陶瓷等硬脆材料微小零件三維微結(jié)構(gòu)的創(chuàng)成加工?；陔?/p>

2、磁流變效應微砂輪形成理論，設計了電磁流變效應微砂輪微細加工的實驗裝置和用于微溝槽加工的數(shù)控程序，通過對電磁流變液組分、特性及電磁流變效應機理分析，研制了適合微結(jié)構(gòu)創(chuàng)成加工的電磁流變液。在此基礎上，在玻璃材料表面進行了微溝槽加工實驗，研究了電磁流變液固相粒子（種類、粒度、百分比等）、加工工具（工具材料、形狀、角度等）、加工參數(shù)（工具轉(zhuǎn)速、水平工作臺進給速度、工具Z向進給、加工時間、加工初始間隙、加工角度、電場電壓、磁場電壓等）對微溝槽加工

3、的影響，通過相關(guān)參數(shù)的改變來控制動態(tài)微砂輪的尺寸、剛度、磨粒相互結(jié)合強度以獲得理想的微溝槽形貌，并深入探討了硬脆材料的去除機理和形狀創(chuàng)成加工機理。 研究結(jié)果表明，電磁流變效應即效微砂輪在玻璃等硬脆材料上進行微結(jié)構(gòu)創(chuàng)成加工是可行和有效的，以Fe3O4粒子作為固相粒子配制成的電磁流變液能產(chǎn)生較好的電磁流變效應并對三維微結(jié)構(gòu)創(chuàng)成加工有良好的加工效果，當Fe3O4粒度為50μm、含量在33.84％時可以獲得較好的加工效果。加工工具的材料

4、、端部形狀影響了工具端部的電、磁場分布，并決定了電磁流變效應微砂輪的大小和剛度，選用磁導率大的材料可以獲得較高的材料去除率，不同端部形狀的工具加工的微溝槽形貌不同，當工具錐角為45°時可以獲得較高的材料去除率。隨著電場或磁場勵磁電壓的增大，微砂輪對材料的去除效率會隨之提高。電磁流變效應即效微砂輪水平加工一次在Z向定量進給一次可以獲得較大的材料去除率。加工工藝參數(shù)方面，選用工具轉(zhuǎn)速4800r/min、工作臺水平進給速度20mm/min、加