專利名稱：一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料工程與機電工程交叉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用低頻交變磁場提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法。
背景技術(shù)：
利用磁場改變鐵磁性材料的微觀組織形態(tài)和機械性能是近年來發(fā)展起來的一種新型的材料加工處理方法，它的本質(zhì)原理是通過磁場能量使鐵磁性材料的磁疇結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，促進材料中的位錯發(fā)射、運動和釘扎，這種位錯的重新分布造成了微區(qū)內(nèi)應(yīng)力的改變，進而引發(fā)彌散性磁致塑性形變，最終造成鐵磁性材料表面形貌發(fā)生微納米級別的改變，同時硬度也發(fā)生變化，從而影響其耐磨性能。研究表明，在磁處理過程中，通過調(diào)整磁工藝參數(shù)的取值，鐵磁性材料的耐磨性能 存在著升高或降低兩種可能。當通過調(diào)整磁工藝參數(shù)使鐵磁性材料耐磨性提高時，這一技術(shù)可應(yīng)用于各種切削刀具、鉆頭和磨球等產(chǎn)品上，起到“利刃”作用，進而延長其使用壽命。另一方面，當通過調(diào)整磁工藝參數(shù)使鐵磁性材料耐磨性能降低時，這一技術(shù)可應(yīng)用于各種具有鐵磁性的磨削加工對象以加快其磨損速度、提高磨削加工效率。本發(fā)明申請即是基于后一思路提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，該方法可提高磨削加工效率，達到省時省力、節(jié)約能源的目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，其特征在于包括如下步驟
1)利用交流勵磁電流通過磁處理裝置，從而在由兩個勵磁線圈繞組構(gòu)成的磁化器中產(chǎn)生低頻交變磁場；
2)根據(jù)待磨削加工的鐵磁性材料(試樣)，設(shè)定合理的磁工藝參數(shù)，具體方法如下
①所施加的磁場(磁感應(yīng)強度)應(yīng)能使鐵磁性材料內(nèi)部接近或達到飽和磁化狀態(tài)；
②磁場頻率取值范圍為O.l-20Hz ；
③磁處理時間范圍為O.I-600s ；
④對于磁處理方向，需要考慮鐵磁性材料的磁致伸縮系數(shù)和應(yīng)力狀態(tài)來確定對于磁致伸縮系數(shù)大于零的材料，磁處理方向應(yīng)與拉應(yīng)力方向平行或與壓應(yīng)力方向垂直；對于磁致伸縮系數(shù)小于零的材料，磁處理方向應(yīng)與拉應(yīng)力方向垂直或與壓應(yīng)力方向平行；
3)將鐵磁性材料置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。所述的磁感應(yīng)強度的取值范圍為O. 6-3. OT。所述的磁處理裝置包括兩個勵磁線圈繞組、導(dǎo)線、變頻調(diào)壓裝置，兩個勵磁線圈繞組相串聯(lián)后由導(dǎo)線與變頻調(diào)壓裝置的輸出端相連，變頻調(diào)壓裝置的輸入端接交流電源。
本發(fā)明的有益效果是利用低頻交變磁場提高鐵磁性材料磨削加工效率，具體來講，該方法可在鐵磁性材料外形和宏觀尺寸變化不明顯的情況下，顯著地加速其磨損過程，從而提高磨削加工效率，達到省時省力、節(jié)約能源的目的。


圖I為本發(fā)明所用磁處理裝置的示意圖。圖中，I-勵磁線圈繞組，2-試樣，3-導(dǎo)線，4-變頻調(diào)壓裝置，5-交流電源。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。即大凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
如圖I所述，所采用的磁處理裝置，它包括兩個勵磁線圈繞組I、導(dǎo)線3、變頻調(diào)壓裝置4，兩個勵磁線圈繞組I相串聯(lián)后由導(dǎo)線3與變頻調(diào)壓裝置4的輸出端相連，變頻調(diào)壓裝置4的輸入端接交流電源5。實施例I磁處理對合金結(jié)構(gòu)鋼12CrMoV磨削效率的影響 一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步驟
I)利用交流勵磁電流通過圖I所示的磁處理裝置(調(diào)壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構(gòu)成的磁化器中產(chǎn)生低頻交變磁場。2)有關(guān)合金結(jié)構(gòu)鋼12CrMoV的磁工藝參數(shù)按如下方法確定根據(jù)其飽和磁化強度選擇磁感應(yīng)強度為I. 5-2. IT ;采用磁場頻率為O. 5-2. 5Hz ;處理時間為200-400s ;通過X射線法測得試樣表面的殘余內(nèi)應(yīng)力(壓應(yīng)力)的方向，考慮到合金結(jié)構(gòu)鋼12CrMoV在接近或達到飽和磁化狀態(tài)時磁致伸縮系數(shù)為負，確定磁處理方向與壓應(yīng)力方向平行。3)將合金結(jié)構(gòu)鋼12CrMoV試樣置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁場處理的12CrMoV試樣比未經(jīng)磁場處理的磨削效率提高了 1_2倍。實施例2磁處理對軸承鋼42CrMo磨削效率的影響 一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步驟
I)利用交流勵磁電流通過圖I所示的磁處理裝置(調(diào)壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構(gòu)成的磁化器中產(chǎn)生低頻交變磁場。2)有關(guān)軸承鋼42CrMo的磁工藝參數(shù)按如下方法確定根據(jù)其飽和磁化強度選擇磁感應(yīng)強度為I. 7-2. 2T ;采用磁場頻率為2-lOHz ;處理時間為300-500s ;通過X射線法測得試樣表面的殘余內(nèi)應(yīng)力(壓應(yīng)力)的方向，考慮到軸承鋼42CrMo在接近或達到飽和磁化狀態(tài)時磁致伸縮系數(shù)為負，確定磁處理方向與壓應(yīng)力方向平行。3)將軸承鋼42CrMo試樣置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁場處理的42CrMo試樣比未經(jīng)磁場處理的磨削效率提高了 2_3倍。實施例3磁處理對碳素工具鋼T8磨削效率的影響 一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步驟I)利用交流勵磁電流通過圖I所示的磁處理裝置(調(diào)壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構(gòu)成的磁化器中產(chǎn)生低頻交變磁場。2)有關(guān)碳素工具鋼T8磁工藝參數(shù)按如下方法確定根據(jù)其飽和磁化強度選擇磁感應(yīng)強度為I. 6-2. IT ;采用磁場頻率為O. l-5Hz ;處理時間為350_600s ;通過X射線法測得試樣表面的殘余內(nèi)應(yīng)力(壓應(yīng)力)的方向，考慮到碳素工具鋼T8在接近或達到飽和磁化狀態(tài)時磁致伸縮系數(shù)為負，確定磁處理方向與壓應(yīng)力方向平行。3)將碳素工具鋼T8置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁場處理的T8試樣比未經(jīng)磁場處理的磨削效率提高了 1-2倍。實施例4磁處理對含鎳45%的坡莫合金磨削效率的影響 一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步驟 I)利用交流勵磁電流通過圖I所示的磁處理裝置(調(diào)壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構(gòu)成的磁化器中產(chǎn)生低頻交變磁場。2)有關(guān)對含鎳45wt%的坡莫合金磁工藝參數(shù)按如下方法確定根據(jù)其飽和磁化強度選擇磁感應(yīng)強度為O. 6-1. IT ;采用磁場頻率為10-20HZ ;處理時間為O. l_20s ;通過X射線法測得試樣表面的殘余內(nèi)應(yīng)力(壓應(yīng)力)的方向，考慮到含鎳45wt%的坡莫合金在接近或達到飽和磁化狀態(tài)時磁致伸縮系數(shù)為正，確定磁處理方向與壓應(yīng)力方向垂直。3)將含鎳45wt%的坡莫合金置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁場處理的含鎳45wt%的坡莫合金試樣比未經(jīng)磁場處理的磨削效率提高了 O. 5-1. 5倍。實施例5磁處理對碳素工具鋼T12A磨削效率的影響 一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步驟
I)利用交流勵磁電流通過圖I所示的磁處理裝置(調(diào)壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構(gòu)成的磁化器中產(chǎn)生低頻交變磁場。2)有關(guān)碳素工具鋼T12A磁工藝參數(shù)按如下方法確定根據(jù)其飽和磁化強度選擇磁感應(yīng)強度為I. 2-1. 5T ;采用磁場頻率為O. l-2Hz ;處理時間為400-600s ;通過X射線法測得試樣表面的殘余內(nèi)應(yīng)力(壓應(yīng)力)的方向，考慮到碳素工具鋼T12A在接近或達到飽和磁化狀態(tài)時磁致伸縮系數(shù)為負，確定磁處理方向與壓應(yīng)力方向平行。3)將碳素工具鋼T12A置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)磁場處理的T12A試樣比未經(jīng)磁場處理的磨削效率提高了 1-2倍。
權(quán)利要求
1.一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，其特征在于包括如下步驟 1)產(chǎn)生低頻交變磁場； 2)根據(jù)待磨削加工的鐵磁性材料，設(shè)定合理的磁工藝參數(shù)，具體方法如下 ①磁感應(yīng)強度應(yīng)保證鐵磁性材料內(nèi)部接近或達到飽和磁化狀態(tài)； ②磁場頻率取值范圍為O.l-20Hz ； ③磁處理時間范圍為O.I-600s ； ④對于磁致伸縮系數(shù)大于零的材料，磁處理方向應(yīng)與拉應(yīng)力方向平行或與壓應(yīng)力方向垂直；對于磁致伸縮系數(shù)小于零的材料，磁處理方向應(yīng)與拉應(yīng)力方向垂直或與壓應(yīng)力方向平行； 3)將鐵磁性材料置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法，其特征在于，磁感應(yīng)強度的取值范圍為O. 6-3. OT。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用低頻交變磁場提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法。其特征在于包括如下步驟1)產(chǎn)生低頻交變磁場；2)根據(jù)待磨削加工的鐵磁性材料，設(shè)定合理的磁工藝參數(shù)，具體方法如下①磁感應(yīng)強度應(yīng)保證鐵磁性材料內(nèi)部接近或達到飽和磁化狀態(tài)；②磁場頻率取值范圍為0.1-20Hz；③磁處理時間范圍為0.1-600s；④對于磁致伸縮系數(shù)大于零的材料，磁處理方向應(yīng)與拉應(yīng)力方向平行或與壓應(yīng)力方向垂直；對于磁致伸縮系數(shù)小于零的材料，磁處理方向應(yīng)與拉應(yīng)力方向垂直或與壓應(yīng)力方向平行；3)將鐵磁性材料置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數(shù)對其進行磁處理，并用于后續(xù)的磨削加工。該方法可提高磨削加工效率，達到省時省力、節(jié)約能源的目的。
文檔編號B24B1/04GK102922373SQ201210495800
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者宋燕利, 華林, 繆霞, 孟凡智 申請人:武漢理工大學(xué)