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铸造铝镍钴磁钢的精密研磨工艺研究

简玉山  
【摘要】: 铝镍钴(AlNiCo)永磁体具有其它永磁材料无法比拟的温度稳定性、时间稳定性和耐腐蚀特性,在鱼雷、导弹、飞机等武器装备和卫星等航天器等领域的仪器仪表的永磁器件中广泛应用;另外还是制备高端医疗器械和电工合金等的主导材料。航空航天技术的快速发展对决定控制器的精度和性能的关键电磁零部件的性能和加工精度提出了越来越高的要求。例如当前国内某航空研究所在制造用于飞机上某关键部件的磁环时,要求材料组织均匀、磁环的磁性能满足使用要求、磁环单个平面的总崩边面积小于0.3mm2、且表面粗糙度达到纳米级。但由于对该材料的微观组织结构不了解,缺乏对材料性能的深入研究,不能建立有效的材料评价方法和标准。同时由于缺乏有效的理论指导,采用现有工艺加工该磁环时崩边严重、废品率极高,不能满足加工要求,成为该单位磁环制备过程中急需解决的瓶颈问题。 针对以上问题,本文在深入分析材料性能和加工工艺流程的基础上,提出了解决方案并进行了验证。主要研究内容如下: (1)研究了铸造LNGT80J磁钢的金相分析方法,确定了金相试样制备的步骤,包括磨削时间,磨削参数和腐蚀剂等,并用金相显微镜观察分析了铸造LNGT80J磁钢的微观组织结构。 (2)编制相关程序对金相图像进行分析,计算了影响铸造LNGT80J磁钢材料性能的有害相γ(或αγ)相的含量、晶粒截面面积和气孔率。 (3)分析了铸造LNGT80J磁钢的显微硬度及其均匀性。试验测得铸造LNGT80J磁钢的平均维氏硬度HV200=759.17,表明该材料属于较硬材料。通过分析维氏硬度沿试件长度方向的分布发现硬度分布不均匀,在测量的17个点中,最大和最小维氏硬度相差了47。 (4)针对现有工艺加工磁环崩边严重的问题,分析了崩边产生的原因并对加工工艺进行了改进,调整了工艺顺序并改变关键工序,形成了新的加工工艺路线。结果表明采用提出的新工艺路线加工铸造LNGT80J磁环可大幅度减少崩边。 (5)研究了铸造LNGT80J磁环新工艺路线中的关键工序—固结磨料研磨加工,分析了研磨压力,主盘转速,磨料粒度等研磨参数与表面粗糙度和材料去除率之间的关系。通过优化工艺参数得到了分别以材料去除率和表面粗糙度为评价指标时的最佳研磨工艺参数,可分别作为铸造LNGT80J磁环的粗研磨和精研磨工序。 (6)建立了固结磨料研磨铸造LNGT80J磁钢的表面粗糙度和材料去除率工艺参数模型,并通过试验验证了模型的有效性。


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