專利名稱：一種提高鐵磁性材料磨削加工效率的方法
技術領域：
本發明屬于材料工程與機電工程交叉技術領域，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：
利用磁場改變鐵磁性材料的微觀組織形態和機械性能是近年來發展起來的一種新型的材料加工處理方法，它的本質原理是通過磁場能量使鐵磁性材料的磁疇結構發生改變，促進材料中的位錯發射、運動和釘扎，這種位錯的重新分布造成了微區內應力的改變，進而引發彌散性磁致塑性形變，最終造成鐵磁性材料表面形貌發生微納米級別的改變，同時硬度也發生變化，從而影響其耐磨性能。研究表明，在磁處理過程中，通過調整磁工藝參數的取值，鐵磁性材料的耐磨性能 存在著升高或降低兩種可能。當通過調整磁工藝參數使鐵磁性材料耐磨性提高時，這一技術可應用于各種切削刀具、鉆頭和磨球等產品上，起到“利刃”作用，進而延長其使用壽命。另一方面，當通過調整磁工藝參數使鐵磁性材料耐磨性能降低時，這一技術可應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。本發明申請即是基于后一思路提出的。

發明內容
本發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、節約能源的目的。為實現上述目的，本發明所采取的技術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成的磁化器中產生低頻交變磁場；
2)根據待磨削加工的鐵磁性材料(試樣)，設定合理的磁工藝參數，具體方法如下
①所施加的磁場(磁感應強度)應能使鐵磁性材料內部接近或達到飽和磁化狀態；
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和應力狀態來確定對于磁致伸縮系數大于零的材料，磁處理方向應與拉應力方向平行或與壓應力方向垂直；對于磁致伸縮系數小于零的材料，磁處理方向應與拉應力方向垂直或與壓應力方向平行；
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對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。所述的磁感應強度的取值范圍為O. 6-3. OT。所述的磁處理裝置包括兩個勵磁線圈繞組、導線、變頻調壓裝置，兩個勵磁線圈繞組相串聯后由導線與變頻調壓裝置的輸出端相連，變頻調壓裝置的輸入端接交流電源。
本發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、節約能源的目的。


圖I為本發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-導線，4-變頻調壓裝置，5-交流電源。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。即大凡依本發明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。
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、導線3、變頻調壓裝置4，兩個勵磁線圈繞組I相串聯后由導線3與變頻調壓裝置4的輸出端相連，變頻調壓裝置4的輸入端接交流電源5。實施例I磁處理對合金結構鋼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(調壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構成的磁化器中產生低頻交變磁場。2)有關合金結構鋼12CrMoV的磁工藝參數按如下方法確定根據其飽和磁化強度選擇磁感應強度為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應力(壓應力)的方向，考慮到合金結構鋼12CrMoV在接近或達到飽和磁化狀態時磁致伸縮系數為負，確定磁處理方向與壓應力方向平行。3)將合金結構鋼12CrMoV試樣置于低頻交變磁場中，采用上述磁工藝參數對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。結果發現，經磁場處理的12CrMoV試樣比未經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(調壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構成的磁化器中產生低頻交變磁場。2)有關軸承鋼42CrMo的磁工藝參數按如下方法確定根據其飽和磁化強度選擇磁感應強度為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應力(壓應力)的方向，考慮到軸承鋼42CrMo在接近或達到飽和磁化狀態時磁致伸縮系數為負，確定磁處理方向與壓應力方向平行。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對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。結果發現，經磁場處理的42CrMo試樣比未經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(調壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構成的磁化器中產生低頻交變磁場。2)有關碳素工具鋼T8磁工藝參數按如下方法確定根據其飽和磁化強度選擇磁感應強度為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應力(壓應力)的方向，考慮到碳素工具鋼T8在接近或達到飽和磁化狀態時磁致伸縮系數為負，確定磁處理方向與壓應力方向平行。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對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。結果發現，經磁場處理的T8試樣比未經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(調壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構成的磁化器中產生低頻交變磁場。2)有關對含鎳45wt%的坡莫合金磁工藝參數按如下方法確定根據其飽和磁化強度選擇磁感應強度為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應力(壓應力)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時磁致伸縮系數為正，確定磁處理方向與壓應力方向垂直。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對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。結果發現，經磁場處理的含鎳45wt%的坡莫合金試樣比未經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(調壓變頻裝置和磁化器)，從而在由兩個勵磁線圈繞組I構成的磁化器中產生低頻交變磁場。2)有關碳素工具鋼T12A磁工藝參數按如下方法確定根據其飽和磁化強度選擇磁感應強度為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應力(壓應力)的方向，考慮到碳素工具鋼T12A在接近或達到飽和磁化狀態時磁致伸縮系數為負，確定磁處理方向與壓應力方向平行。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對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。結果發現，經磁場處理的T12A試樣比未經磁場處理的磨削效率提高了 1-2倍。
權利要求
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)產生低頻交變磁場； 2)根據待磨削加工的鐵磁性材料，設定合理的磁工藝參數，具體方法如下 ①磁感應強度應保證鐵磁性材料內部接近或達到飽和磁化狀態； 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對于磁致伸縮系數大于零的材料，磁處理方向應與拉應力方向平行或與壓應力方向垂直；對于磁致伸縮系數小于零的材料，磁處理方向應與拉應力方向垂直或與壓應力方向平行； 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對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。
2.根據權利要求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，磁感應強度的取值范圍為O. 6-3. OT。
全文摘要
本發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)產生低頻交變磁場；2)根據待磨削加工的鐵磁性材料，設定合理的磁工藝參數，具體方法如下①磁感應強度應保證鐵磁性材料內部接近或達到飽和磁化狀態；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對于磁致伸縮系數大于零的材料，磁處理方向應與拉應力方向平行或與壓應力方向垂直；對于磁致伸縮系數小于零的材料，磁處理方向應與拉應力方向垂直或與壓應力方向平行；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對其進行磁處理，并用于后續的磨削加工。該方法可提高磨削加工效率，達到省時省力、節約能源的目的。
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 優先權日2012年11月29日
發明者宋燕利, 華林, 繆霞, 孟凡智 申請人:武漢理工大學