精密零部件使用磨粒流加工可以优化流动系数或提高某些零件的高、低周疲劳强度
08-17-2021
精密零部件使用磨粒流加工可以优化流动系数或提高某些零件的高、低周疲劳强度


什么是磨粒流磨削,也称为磨粒流加工(AFM)或挤压珩磨(extrude honing?),是一种应用于多种行业的精密精加工技术。此过程的一些应用包括:


去毛刺


边半径生成


表面改进(抛光)


热重铸层的去除


将复杂的内部形状抛光至镜面光洁度


创建/改进阀门和配件内的气体/液体流动路径


为什么使用磨粒流加工?


磨粒流加工是20世纪60年代发展起来的一种对内表面进行平滑和抛光并产生可控半径的方法。手工抛光或去毛刺可能导致结果不一致或效率低下,并且可能无法在复杂或内表面上执行。


该工艺还可以优化流动系数或提高某些零件的高、低周疲劳强度。


过程


磨料流加工是指在含磨料、粘弹性化合物或磨料介质的压力下,通过夹具在待抛光、去毛刺和半径区域上来回流动。在典型的双向流动过程中,两个垂直相对的圆柱体通过工件和工具形成的通道来回挤压研磨介质。在单向系统中,研磨介质仅向一个方向流动,允许介质从零件中流出,以便快速加工、轻松清洁或简单快速更换工具。


这个过程包括三个基本要素:夹具、机器和磨料。


固定装置


夹具的设计是为了提高待加工区域内磨料的速度。速度的增加将材料的去除集中在工件的特定区域。夹具可以由廉价的结构级尼龙制成,提供更充分的强度与重量比,并且可以方便地加工成定制配置。高产量的夹具由钢或铝制成,并使用聚氨酯涂层的刀片来保护工件不受磨料划伤或开槽。根据零件尺寸和机器尺寸,夹具可以容纳1到50个或更多。


流动磨床具有多种功能。首先,它必须能够在规定的压力(PSI/MPa)或流量(立方英寸/秒/升/分钟)下泵送研磨介质。其次,它必须能够夹持和密封夹具之间的上下介质缸,在双向流动系统。这两种功能通常都由液压缸完成。


研磨介质通过推动下介质活塞从预加载的下介质缸中泵出,然后流过夹紧夹具,最后向上进入上介质缸。当下介质活塞完全前进时,流动反向;上介质活塞前进,使介质通过夹具返回下缸。此流动循环代表一个序列,重复此循环,直到达到预设的总介质位移值(立方英寸/升)。


大多数生产的AFM机器还包括一个介质冷却器,用于去除由研磨作用产生的热量,以及一个夹具运输装置,例如穿梭机或转台,用于将夹具从装载/卸载站索引到介质气缸之间的处理位置。自动介质贮存器可用于用研磨介质预填充内部体积较大的夹具,并确保有足够的介质使机器始终在其全排量活塞行程下运行(以避免“短循环”)。


查看我们紧凑型生产线和大容量生产线的规格/说明表。


研磨介质系统


磨料流磨削中使用的磨料介质提供了实际的材料去除:抛光、去毛刺和边缘半径。基质是一种粘弹性半固体,其粘度范围从坚硬的腻子状材料到柔软的、几乎像油脂的稠度不等。在Winbro Flow Grinding,我们根据客户的特殊研磨需求定制这种材料。请在我们的研磨介质系统页面中阅读有关此定制解决方案的更多信息。


定制解决方案


我们可以与您合作,生产出符合您需要的受控制造解决方案,无论是用于磨料流加工还是电化学去毛刺。有关这些解决方案的更多信息,请访问我们的部件处理/合同完成服务页面。


研磨介质系统


磨粒流磨削(也称为磨粒流加工-AFM)中使用的磨料介质提供实际的材料去除:抛光、去毛刺和边缘半径。每种介质配方由聚合物、可流动载体组成,其中混合了一种或多种粒度的磨料颗粒。载体或介质基是一种粘弹性半固体,其粘度范围从坚硬的腻子状材料到柔软的、几乎像油脂的稠度不等。介质基部的弹性特性支持磨粒流过表面或通过内部通道,以通过纯研磨作用细化表面和边缘。媒体基地本身由高弹性的硼硅氧烷“弹跳腻子”聚合物与油基润滑剂混合,以增加流动性。聚合物含量高的载体将是坚硬的,可用于抛光或半径大的特征;润滑剂含量高的载体将是柔软的,很容易通过小通道或长通道。


尽管任何类型的自由磨料颗粒都可以混合到载体中,但最常用的磨料是碳化硅和氧化铝。它们在高性能和中等成本之间提供了良好的平衡。通常,所用磨料的尺寸从粗的20目磨料(平均粒径~0.9mm)到非常细的600目磨料(平均粒径~0.9mm)。研磨介质将包含约25%至约67%的磨粒(按重量计)。


配方代码


Winbro流动磨削磨料介质的配方代码描述了基体的聚合物含量和介质的磨料含量。通过理解公式代码,用户可以确定该介质的特性,从而智能地选择要用于给定操作的介质。例如:


WB57-20S(30)-36S(35)


该研磨介质中的载体含有57%的聚合物,且相对较硬。磨料含量为混合物:30%(按重量计)20目碳化硅磨料加35%(按重量计)36目碳化硅磨料(总共65%磨料颗粒/35%介质基)。这将是一个沉重和侵略性的媒体,这将适合抛光大型铸造工业闭式泵叶轮内部通道。


WB35-80(50)


这种研磨介质中的载体只有35%的重量聚合物,因此它比前面的例子更柔软,更易流动。磨料粒度单一,为80目较细的碳化硅,磨料含量为50%(按重量计)。该介质用于去除流体控制部件或电枢中相对较小直径(2-3 mm)的孔的毛刺。


WB30-320S(30)


本例中的载体更易流动,其聚合物重量仅为30%。为了进一步提高流动性,磨料含量也降低到只有30%的重量。由于它的低粘度和细磨粒尺寸,这种介质将流经非常小的直径孔(0.4毫米),如重新抛光纤维挤出模具。


变化


磨料类型:磨料粒度后面的后缀“S”表示它是碳化硅,最常用的磨料。“A”表示氧化铝,“B”表示碳化硼,“D”表示金刚石粉末(用于抛光碳化钨模具)。


媒体基础:所有Winbro研磨媒体配方代码以字母“WB”开头。我们的标准媒体基地,然后包含一个2位数的数字,描述百分比的聚合物载体。2位数字后面的字母“A”表示该介质中的润滑剂已优化用于抛光。也就是说,这种介质提供了一个更明亮更有光泽的表面外观,特别是在不锈钢部件上,介质的侵蚀性略有下降。例如:WB46A-120S(60)。2位数字后面的字母“S”表示该介质中的润滑剂已针对半径边缘进行了优化。对于这些“S”介质配方,与我们的标准介质基础相比,通过孔或通道移除的材料量显著减少,而边缘半径的大小不受影响。例如:WB40S-24S(62)


应用领域:适用于航空航天、军工、兵器工业、模具、汽车、医疗、纺织、电子等行业的金属、钨钢、硬质合金、陶瓷等材料工件内表面抛光/去毛刺/倒角等。有效提升产品光洁度、耐磨度、疲劳度等质量。