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石英玻璃管内表面精密研磨工艺研究

刘冬冬  
【摘要】:石英玻璃作为硬脆性材料的一种。因其具有良好的力学性能、热学性能、光学性能、绝缘性能、化学性能和耐辐照性能被广泛应用于电光源、航空制造、化学工艺、电子产品、光电通讯等先进技术制造产业。针对石英玻璃研磨光整效率低,磨削后的表面质量差难以满足工业生产的要求,本文借助于传统磁粒研磨光整加工工艺对石英玻璃管内表面进行光整研磨加工。由于磁粒研磨技术具有柔韧性好、作用范围广、灵活性强等优点,对现阶段平面、复杂曲面、不规则小型零件、孔棱边毛刺去除、管内表面积碳去除及焊缝蒙皮的研磨都有很好的加工效果。但传统研磨时研磨压力小、研磨区域的有效长度短,又石英玻璃管材质较硬,传统加工虽有改善但研磨效率低,研磨后的表面质量差等问题。针对以上的难题,本文以JGS2石英玻璃管(φ30×150 mm)为研究对象,进行了多组试验。首先提出了在传统研磨的基础上添加圆柱形辅助磁极,并利用Ansoft Maxwell软件对未添加磁极、添加圆柱形辅助磁极和圆柱形开槽辅助磁极进行仿真模拟,得出最优的内置辅助磁极方案。用混合磨料研磨工艺对石英玻璃管粗磨实验研究,经磁场模拟分析,选择优于圆柱形辅助磁极的球形磁极链作为辅助磁极,对不同混合磨料质量比进行研磨光整,最终得出石英玻璃粗磨时的磨料质量比和表面质量。在粗磨后的基础上分别选用超声波辅助磁粒研磨加工工艺和化学磁粒复合研磨工艺分别进行精密研磨,对以上两种工艺分别从不同的因素条件下设置试验方案进行光整研磨,超声辅助研磨从粒子运动轨迹分析,得出最佳的工艺参数组合,在最佳工艺参数和实验结果的对比分析中获得较好的表面质量;化学磁粒复合研磨分别从磨料粒径、管件转速、流量速度和氢氟酸浓度四个因素进行实验,得出最优工艺组合,在最佳工艺参数下研磨光整石英玻璃管内表面,表面粗糙度得到有效降低,表面质量得到有效提高。


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