磁而聚才?磨則成器
Research and Development of Magnetic Abrasive Finishing Technology
遼寧科技大學(xué)先進(jìn)磨削技術(shù)研究所成立于2010年5月，是遼寧科技大學(xué)的骨干科研團(tuán)隊(duì)之一，經(jīng)過(guò)9年的不斷努力，目前已發(fā)展成為集基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)于一體的新型科研機(jī)構(gòu)，憑借磁力研磨這一核心技術(shù)在國(guó)內(nèi)復(fù)雜零件表面光整技術(shù)領(lǐng)域中異軍突起，技術(shù)能力處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，培養(yǎng)和造就了一批磁力研磨光整技術(shù)方面的研究人員，取得系列科研成果。近年獲遼寧省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)防科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)科技一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利18項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利100余項(xiàng)；主持國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目8項(xiàng)，省部級(jí)科研項(xiàng)目16項(xiàng)。先進(jìn)磨削技術(shù)研究所一直秉承學(xué)以致用的原則，始終把握復(fù)雜工件表面精密研磨技術(shù)的前沿，面向企業(yè)，服務(wù)企業(yè)，把研究成果向企業(yè)推廣應(yīng)用，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
儀器設(shè)備
先進(jìn)磨削技術(shù)研究所目前擁有的主要儀器設(shè)備有：基恩士超景深顯微鏡、精密表面粗糙度測(cè)量?jī)x、圓柱度儀、圓度儀、顯微硬度計(jì)、超聲-磁力復(fù)合研磨裝置、電解-磁力復(fù)合研磨裝置、自識(shí)別彎管內(nèi)表面磁力研磨機(jī)、電磁研磨機(jī)、振動(dòng)-磁力研磨機(jī)、納米等離子噴涂系統(tǒng)、摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)、真空燒結(jié)爐、2000kN壓力機(jī)、干燥箱等高端檢測(cè)儀器和自主研發(fā)試驗(yàn)設(shè)備。
研究方向與項(xiàng)目
先進(jìn)磨削技術(shù)研究所的主要研究方向有：磁力研磨技術(shù)及其應(yīng)用；磁性磨料、準(zhǔn)晶磨料制備技術(shù)及應(yīng)用；復(fù)雜微細(xì)表面光整技術(shù)裝置開(kāi)發(fā)；離子束表面改性與涂層技術(shù)；超聲光整強(qiáng)化技術(shù)及其應(yīng)用；空化水噴丸技術(shù)及其應(yīng)用等精密加工與特種加工技術(shù)。主要技術(shù)產(chǎn)品有：磁性研磨粒子、準(zhǔn)晶磨料、電磁拋光機(jī)、永磁拋光機(jī)、細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)壁拋光機(jī)、空間彎管內(nèi)表面光整機(jī)、自由曲面模具拋光機(jī)等。掌握了磁性研磨粒子的制備技術(shù)，以及微細(xì)、復(fù)雜表面的光整加工技術(shù)。
細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)表面磁力研磨工作原理 外表面磁力研磨加工原理
彎管內(nèi)表面加工原理
近年主要的研究成果有：
（1）細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)表面精密研磨
由于空間結(jié)構(gòu)限制或推重比要求，304不銹鋼和鈦合金等材料的細(xì)長(zhǎng)管廣泛應(yīng)用在航空航天和醫(yī)療領(lǐng)域。如航空航天領(lǐng)域的液壓導(dǎo)管，以及人工血管、醫(yī)療微創(chuàng)導(dǎo)入器械等，對(duì)其內(nèi)表面質(zhì)量要求都非常高。然而，細(xì)長(zhǎng)管在加工過(guò)程中，內(nèi)表面易出現(xiàn)褶皺、裂紋等缺陷，影響零件使用可靠性和服役壽命。國(guó)內(nèi)大多采用化學(xué)拋光的方式進(jìn)行管內(nèi)表面的光整加工，該方法的缺點(diǎn)在于污染環(huán)境，給人體帶來(lái)傷害。
磁力研磨技術(shù)是利用磁性磨粒在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力形成具有一定剛性的磁性磨粒刷。加工時(shí)，將磁性磨粒添加至管內(nèi)，通過(guò)管件旋轉(zhuǎn)，使磁性磨粒與管件內(nèi)表面形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件表面摩擦進(jìn)行微量去除，獲得較好的表面質(zhì)量。為了提高細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)表面的加工質(zhì)量，改善其內(nèi)表面微觀(guān)形貌，降低表面粗糙度，遼寧科技大學(xué)先進(jìn)磨削技術(shù)研究所利用磁力研磨技術(shù)，針對(duì)內(nèi)徑0.5~1.8mm、長(zhǎng)度1000~2000mm細(xì)長(zhǎng)管的精密研磨工藝進(jìn)行研究，目前已取得成功。細(xì)長(zhǎng)管原始內(nèi)表面粗糙度Ra為0.42μm左右，經(jīng)過(guò)數(shù)次磁力研磨試驗(yàn)，不斷優(yōu)化研磨工藝參數(shù)，最終表面粗糙度Ra達(dá)到0.06μm，表面質(zhì)量得到顯著提高。該技術(shù)突破解決了細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)表面光整加工的重大難題，將在航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域廣泛推廣應(yīng)用。
細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)表面研磨前后微觀(guān)形貌
（2）微細(xì)零件的精密研磨技術(shù)
近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光學(xué)、航空航天、生物醫(yī)療等各行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)精密微小型零部件的需求越來(lái)越多，同時(shí)對(duì)這些零部件的加工精度和表面質(zhì)量也提出了更高的要求。
先進(jìn)磨削技術(shù)研究所陳燕教授帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)成員，經(jīng)過(guò)多年的研究，掌握了最新的精密加工技術(shù)和工藝，并得到國(guó)家某重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)的支持。結(jié)合企業(yè)提出的急需解決的航空發(fā)動(dòng)機(jī)精密零件的光整加工問(wèn)題，以航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴等微細(xì)零件為研究對(duì)象，潛心研究微細(xì)零件精密光整加工工藝；設(shè)計(jì)制造出相應(yīng)的加工設(shè)備，并在多家企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用和推廣，完成了航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴等微細(xì)零部件表面的去毛刺和光整處理，取得了很好的效果，完全可以替代進(jìn)口件，一舉突破了國(guó)外先進(jìn)技術(shù)對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖，為企業(yè)解決了多年以來(lái)傳統(tǒng)工業(yè)無(wú)法解決的技術(shù)瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙豐收。
燃油噴嘴旋流槽研磨前后對(duì)比圖
（3）空間彎管內(nèi)表面精密研磨技術(shù)研究
航空發(fā)動(dòng)機(jī)外部設(shè)有數(shù)以百計(jì)的液壓導(dǎo)管，為了推重比大都采用密度較低的鈦合金等材料，對(duì)表面質(zhì)量要求很高。由于空間狹小，液壓導(dǎo)管設(shè)計(jì)成各種曲率半徑不同的空間彎管?，F(xiàn)有的冷彎工造成液壓導(dǎo)管內(nèi)表面缺陷及引發(fā)流場(chǎng)、速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)的梯度變化，產(chǎn)生渦流、喘振等現(xiàn)象，從而使航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定、產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，這是引發(fā)失效甚至導(dǎo)致液壓導(dǎo)管疲勞斷裂重大事故的主要根源之一。
針對(duì)企業(yè)提出的彎管內(nèi)表面質(zhì)量問(wèn)題，遼寧科技大學(xué)先進(jìn)磨削技術(shù)研究所科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多方論證和試驗(yàn)后，提出基于六自由度機(jī)械手結(jié)合磁力研磨裝置構(gòu)建研磨系統(tǒng)，在鈦合金和不銹鋼等材料空間彎管進(jìn)行了多次試驗(yàn)研究，表面粗糙度Ra可達(dá)到0.2μm，完成了彎管內(nèi)表面的光整加工，從而較好地抑制彎管內(nèi)表面外側(cè)的微裂紋和去除內(nèi)側(cè)的褶皺等缺陷，提高了航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管內(nèi)表面質(zhì)量，有望大幅度提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓導(dǎo)管的服役可靠性。
彎管內(nèi)表面研磨效果圖
合作與技術(shù)交流
先進(jìn)磨削技術(shù)研究所始終奉行“企業(yè)的難題就是我們的課題”理念，堅(jiān)持秉承“磁而聚才、磨則成器”的所訓(xùn)，科研團(tuán)隊(duì)成員都具有碩、博學(xué)歷，具備較強(qiáng)的研究能力和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可以完成復(fù)雜、微細(xì)零件表面精密研磨的相關(guān)課題理論分析與計(jì)算、前期調(diào)研和加工工藝及裝置的設(shè)計(jì)與制造、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集與分析等工作。愿意為航空企業(yè)提供各種服務(wù)并可以承接相關(guān)領(lǐng)域的課題和項(xiàng)目研究?！捌胀ㄉ拜喐刹涣说墓ぷ?，交給我試試”，當(dāng)前主要合作和技術(shù)交流方式包括：（1）為客戶(hù)提供免費(fèi)的去毛刺、拋光試驗(yàn)；（2）為客戶(hù)量身設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)性能可靠、品質(zhì)穩(wěn)定的去毛刺、拋光設(shè)備及輔助材料；（3）根據(jù)客戶(hù)要求承攬去毛刺及拋光委托加工和試驗(yàn)；（4）提供各種去毛刺、拋光技術(shù)的相關(guān)咨詢(xún)。
——轉(zhuǎn)自《航空制造技術(shù)》