磨粒流工艺技术及其应用

创作时间:

作者:

@小白创作中心

磨粒流工艺技术及其应用

引用

来源

https://m.bilibili.com/opus/957644395783389204

磨粒流工艺是一种先进的表面处理技术，通过流动的磨粒介质对工件表面进行精细的研磨和抛光，实现高效、高精度的表面加工。该技术主要依赖于磨粒与工件之间的相互作用，通过摩擦和冲击力改变材料的形状和提升表面质量。磨粒流工艺在金属加工、玻璃制造、陶瓷加工等多个领域都有显著的应用效果，其操作简单、效率高、适用范围广等特点使得它在现代工业生产中占据了重要的地位。

磨粒流工艺的工作原理

磨粒流工艺的工作原理是通过挤压粘弹性的流体磨料往复或单向通过工件的被加工表面，实现去毛刺、抛光、倒圆角等加工目的。流体磨料由粘弹性的高分子聚合物与磨料等以一定比例混合成的半固态物质，具有一定的流动性，可以按照不同的加工要求选择磨料种类、粒度、确定软化剂的用量，配制成不同的粘度。在加工过程中，流体磨料中的磨粒不断对工件表面进行研磨，从而达到预期的加工效果。

挤压研磨机床

固定工件和夹具，在一定的压力作用下，使磨粒通过被加工表面，达到研磨，去毛刺、倒角及抛光的目的。由机床控制挤出压力，压力范围从7~224kg/cm³。

磨粒

由柔性的半固态载体进而一定量磨砂拌制而成，有不同粘度、流变、磨砂粒度和密度。最常用的磨砂是碳化硅。根据被加工材料，还可选择立方氮化硼、氧化铝和金刚砂。砂粒尺寸为0.005~1.5mm。

高粘度磨粒可用来对零件的壁面和大通道进行均匀研磨。低粘度磨粒可用来对零件边角倒圆和小通道的研磨。

磨粒的粘度，挤压压力和通道的大小决定了磨粒的流速，影响到研磨量，磨削均匀性和边角倒圆大小。

夹具

使零件定位，并引导磨粒通达被加工部位。堵住不需要加工的部位。有大批量零件生产所用的夹具，要设计得易于装、卸、清洗，通常须安装在分度台上。这样的夹具，一次可加工许多零件。

磨粒流工艺的应用领域

磨粒流工艺的应用领域十分广泛，包括但不限于以下几个方面：

金属表面于氧化：能够有效地去除金属表面的氧化物，恢复金属表面的光泽和性能。
注塑模具抛光：提高模具的表面光滑度和精度，从而提升注塑产品的外观和性能。
压铸模具去锈：去除压铸模具表面的锈蚀层，恢复模具的原有性能。
橡胶模具处理：满足橡胶模具特殊的表面要求，提高模具的使用寿命。
内径孔研磨：对内径孔进行高精度的研磨，满足零件的严格要求。

此外，磨粒流工艺还广泛应用于电子元件的引脚处理、医疗器械的精密加工、汽车零件的表面处理、航空航天零件的精细加工等领域。

当今材料、计算机、精密零件的不断发展，将带动制造技术整体推进。特别以航天、航空工业为标志的高精技术密集行业，出现了许多应用新材料，新技术设计得各种零件精度更高，重量更轻，结构更复杂。而制造这些零件的高端工艺也给我们带来了挑战，使我们的光整工艺不断完善。尤其在航天领域，几乎所有大型飞机制造公司的发动机厂和维修厂都使用磨粒流工艺加工各种各样的零件。除了作为一种抛光手段，磨粒流工艺还可以对那些形状公差、质量要求极其严格的零件进行微量磨削加工。主要应用场合分布在以下几个领域：调整叶片、叶轮、油嘴、化油器和定子的气流阻力，增大涡流数值，去除激光和电火花加工所产生的重铸层，改善压缩机和涡轮零件翼形表面状态，去除毛刺，对零件的内外边角进行倒圆，齿轮去毛刺和超精抛光，对旧零件进行修整，去除积碳，以及改善表面的整体完整性。

改善疲劳强度。微孔磨粒流均匀倒圆了油道与油腔的交叉处，改善了疲劳强度。喷油器体、高压泵壳体、增压器、阀和针阀体等柴油机零件经过磨粒流加工后，在高压孔交叉处产生大的圆角(0.1mm到0.5mm以上），改善了高脉冲产生的疲劳强度。

柴油机中的高压油管，要不断经受很高压力的冲击，达1000Ba 以上。因此在一些应力集中的地方会产生疲劳损坏。磨粒流方法光整表面，去除疵点，倒圆锐角，大大增加了零件的可靠性，延长了使用寿命。提高性能。汽车进气管，手工抛光其内表面时，只能先切割开，抛光以后再焊接起来。而用磨粒流加工方法，不需要切割打开，就可以使磨粒流挤压通过所有的管道。磨粒流除了使进气管道的壁面得到抛光外，还使管道内部空间增大，气流量增高。经空气推力测试，抛光后推力增加17％到23% 。研磨量的多少，很大程度上取决于零件浇铸表面的粗糙度。

磨粒流工艺已广泛用于汽车零件的精加工:进排气管、进气门、增压腔、喷油器、喷油嘴、泵、二冲程、四冲程汽缸头、涡轮壳体、涡轮叶片、花键、油头和齿轮等。如图 11、图 12 所示，就是一个涡轮发动机中涡轮抛光的例子。

各种机械结构中的传动齿轮，包括涡轮、涡杆和伞齿轮都可以用磨粒流加工。可以提高齿轮使用寿命，减少传动噪音。

铸件可直接在专门的生产性磨粒流系统上抛光。这个粒流系统每小时抛光30个汽缸头。计算机控制所有加工参数。旋转台面上有两个工位。当一个部件在加工时，另一个工位做装卸、准备工作。经过抛光的汽缸头，粗糙度从R4mm或R5um 达到R0.4um，废气排放量减少7%，发动机马力增加 6%，行程公里数增加 5%。

用于模具抛光。模具需要光洁的表面，以便于成型、脱模，确保产品的表面质量。这种要求很高的工序，传统上是由熟练的技术工人进行手工研磨，其不稳定性是不可避免的。粒流的出现使通道、型腔的高精度成为现实。磨粒流使模具表面光洁度提高而更为可靠并降低劳动成本。由电火花加工而成的三通道铝挤出模,在磨粒流机床上经过约六分钟的加工,其表面粗糙度从R.0.4 um提高到R0.1um，。这类模具使用细磨粒磨削，不会改变工作带形状，每个齿廓都经抛光，能保持均衡的挤出速度。

电火花成形、线切割、铣削以及磨削加工的零件表面，经粒流加工，其表面粗糙度可提高 10 个数意级。

磨粒流加工可用于抛光各种模具:挤出、成型模、拉丝模、锻压模和冷锻模具等。磨粒流加工技巧。磨粒流加工是一种特殊的表面处理工艺，自然有其与众不同的特点。如果充分注意这些特点并加以利用，将获得最佳效果。比如粒流无论粘度如何，在夏天都会变稀，要达到相同的目的必须适当增加挤动次数，当然如果加工参数选择过高，将导致粒发热，使其切削性下降。从小孔径流量理论来说，狭窄空间流量快，故在工艺设计时要注意这一因素，例如对大径(大于10mm)或自孔的磨粒流加工最好设计专用喷嘴，以此来形成狭窄空间。这里需要强调的是去毛刺，抛光，倒圆角用磨粒流不一样，建议不要使用同一种粒流完成不同工艺过程。此外，还要倡导绿色制造，加强粒收集，进行环保处理。对于完成磨粒流加工的零件内残存的磨粒，只需经过液体浸泡，震动即可清除，然后再清洗，吹干。

磨粒流工艺的流程主要包括清洗工件、粗磨、中磨、细磨和上光等步骤。首先清洗工件表面确保无灰尘和杂质;然后通过粗磨去除工件表面的较大缺陷和不平整部分;随后进行中磨和细磨进一步细化表面提高平整度;最后进行上光处理使工件表面达到所需的光洁度磨粒流工艺具有多项技术特点。首先它易于与被加工表面吻合特别适合内腔难于触及部位的加工:其次加工表面不立生残余拉应力和热变形及其他加工变形层;再次磨削纹路可与某些零件通过流体的方向一致在降低表面粗糙度的同时去毛刺倒圆大大减小流体阻力;最后作为去毛刺工艺不会产生二次毛刺问题只要工艺参数合理并确认介质全部通过则可保证去毛刺的可靠性、稳定性和均匀性。