【摘 要】
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熔融石英具有热稳定性、透光性、化学稳定性等优良的物理化学性质,应用越来越广泛,对表面进行高质量加工的需求越来越高,但其硬脆易碎的特性导致了难以用传统方式加工。本文采取超声-磁流变复合抛光的方式对熔融石英进行表面加工,求解抛光路径与材料去除函数;设计一种下置式超声-磁流变复合抛光装置,仿真分析磁场发生装置并确定合适的排列组合;利用溶胶-凝胶法制备CIP@SiO2复合磁性粒子并进行表征,配置多组份磁流
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熔融石英具有热稳定性、透光性、化学稳定性等优良的物理化学性质,应用越来越广泛,对表面进行高质量加工的需求越来越高,但其硬脆易碎的特性导致了难以用传统方式加工。本文采取超声-磁流变复合抛光的方式对熔融石英进行表面加工,求解抛光路径与材料去除函数;设计一种下置式超声-磁流变复合抛光装置,仿真分析磁场发生装置并确定合适的排列组合;利用溶胶-凝胶法制备CIP@SiO2复合磁性粒子并进行表征,配置多组份磁流变液,并进行流变性与防沉降性检测;对熔融石英样片进行抛光实验,分析不同因素对表面质量的影响,主要研究内容与结论如下:1.根据实验设备抛光方式的运动特点,建立单磨粒抛光路径,对抛光路径进行仿真,由结果可知:抛光路径主要是与抛光转速与进给速度有关,对超声-磁流变复合抛光去除函数进行理论推导,得到具体表达式,为后期抛光实验提供理论指导。2.设计下置式超声-磁流变复合装置,对载物盘及抛光样件安装位置进行选择;磁场发生装置采用牌号为N30的永磁铁,进行不同的排列组合并仿真,结果表明:采用间隔式磁极排布且间隔距离为1mm时,磁场分布均匀,且磁感应强度能够达到480m T,满足使用要求。3.采用溶胶-凝胶法制备CIP@SiO2复合磁性粒子并进行表征,结果表明:该方法能够在羰基铁粉表面均匀的包覆一层二氧化硅外壳;制备不同组份的磁流变液进行性能测试,结果表明:施加磁场时,随着磁性颗粒含量的增加,所能达到的最大剪切应力与粘度也有所增大;磁性粒子含量相同时,CIP磁流变液的剪切应力与粘度高于CIP@SiO2磁流变液;无磁场条件下,CIP@SiO2磁流变液剪切应力略大于CIP磁流变液;关于防沉降性,SiO2外壳不利于磁流变液的稳定,游离SiO2能够明显改善磁流变液流变性,含量为6v%时最佳。4.以熔融石英为抛光样件,开展单因素抛光工艺实验研究。结论如下:在进给速度500mm/min、抛光转速800r/min、磨粒为金刚石且浓度为6v%、抛光间隙为0.4mm时,材料去除效率最大,在较短的时间内达到较低的表面粗糙度;采用CIP@SiO2磁流变液,浓度为35v%、抛光间隙为0.6mm、进给速度为300mm/min、抛光转速为600r/min时,表面划痕最少,质量最优。
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