专利名称：一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法
技术领域：
本发明属于材料工程与机电工程交叉技术领域，涉及一种利用低频交变磁场提高铁磁性材料磨削加工效率的方法。
背景技术：
利用磁场改变铁磁性材料的微观组织形态和机械性能是近年来发展起来的一种新型的材料加工处理方法，它的本质原理是通过磁场能量使铁磁性材料的磁畴结构发生改变，促进材料中的位错发射、运动和钉扎，这种位错的重新分布造成了微区内应力的改变，进而引发弥散性磁致塑性形变，最终造成铁磁性材料表面形貌发生微纳米级别的改变，同时硬度也发生变化，从而影响其耐磨性能。研究表明，在磁处理过程中，通过调整磁工艺参数的取值，铁磁性材料的耐磨性能 存在着升高或降低两种可能。当通过调整磁工艺参数使铁磁性材料耐磨性提高时，这一技术可应用于各种切削刀具、钻头和磨球等产品上，起到“利刃”作用，进而延长其使用寿命。另一方面，当通过调整磁工艺参数使铁磁性材料耐磨性能降低时，这一技术可应用于各种具有铁磁性的磨削加工对象以加快其磨损速度、提高磨削加工效率。本发明申请即是基于后一思路提出的。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，该方法可提高磨削加工效率，达到省时省力、节约能源的目的。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，其特征在于包括如下步骤
1)利用交流励磁电流通过磁处理装置，从而在由两个励磁线圈绕组构成的磁化器中产生低频交变磁场；
2)根据待磨削加工的铁磁性材料(试样)，设定合理的磁工艺参数，具体方法如下
①所施加的磁场(磁感应强度)应能使铁磁性材料内部接近或达到饱和磁化状态；
②磁场频率取值范围为O.l-20Hz ；
③磁处理时间范围为O.I-600s ；
④对于磁处理方向，需要考虑铁磁性材料的磁致伸缩系数和应力状态来确定对于磁致伸缩系数大于零的材料，磁处理方向应与拉应力方向平行或与压应力方向垂直；对于磁致伸缩系数小于零的材料，磁处理方向应与拉应力方向垂直或与压应力方向平行；
3)将铁磁性材料置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。所述的磁感应强度的取值范围为O. 6-3. OT。所述的磁处理装置包括两个励磁线圈绕组、导线、变频调压装置，两个励磁线圈绕组相串联后由导线与变频调压装置的输出端相连，变频调压装置的输入端接交流电源。
本发明的有益效果是利用低频交变磁场提高铁磁性材料磨削加工效率，具体来讲，该方法可在铁磁性材料外形和宏观尺寸变化不明显的情况下，显著地加速其磨损过程，从而提高磨削加工效率，达到省时省力、节约能源的目的。
图I为本发明所用磁处理装置的示意图。图中，I-励磁线圈绕组，2-试样，3-导线，4-变频调压装置，5-交流电源。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
如图I所述，所采用的磁处理装置，它包括两个励磁线圈绕组I、导线3、变频调压装置4，两个励磁线圈绕组I相串联后由导线3与变频调压装置4的输出端相连，变频调压装置4的输入端接交流电源5。实施例I磁处理对合金结构钢12CrMoV磨削效率的影响 一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步骤
I)利用交流励磁电流通过图I所示的磁处理装置(调压变频装置和磁化器)，从而在由两个励磁线圈绕组I构成的磁化器中产生低频交变磁场。2)有关合金结构钢12CrMoV的磁工艺参数按如下方法确定根据其饱和磁化强度选择磁感应强度为I. 5-2. IT ;采用磁场频率为O. 5-2. 5Hz ;处理时间为200-400s ;通过X射线法测得试样表面的残余内应力(压应力)的方向，考虑到合金结构钢12CrMoV在接近或达到饱和磁化状态时磁致伸缩系数为负，确定磁处理方向与压应力方向平行。3)将合金结构钢12CrMoV试样置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。结果发现，经磁场处理的12CrMoV试样比未经磁场处理的磨削效率提高了 1_2倍。实施例2磁处理对轴承钢42CrMo磨削效率的影响 一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步骤
I)利用交流励磁电流通过图I所示的磁处理装置(调压变频装置和磁化器)，从而在由两个励磁线圈绕组I构成的磁化器中产生低频交变磁场。2)有关轴承钢42CrMo的磁工艺参数按如下方法确定根据其饱和磁化强度选择磁感应强度为I. 7-2. 2T ;采用磁场频率为2-lOHz ;处理时间为300-500s ;通过X射线法测得试样表面的残余内应力(压应力)的方向，考虑到轴承钢42CrMo在接近或达到饱和磁化状态时磁致伸缩系数为负，确定磁处理方向与压应力方向平行。3)将轴承钢42CrMo试样置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。结果发现，经磁场处理的42CrMo试样比未经磁场处理的磨削效率提高了 2_3倍。实施例3磁处理对碳素工具钢T8磨削效率的影响 一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步骤I)利用交流励磁电流通过图I所示的磁处理装置(调压变频装置和磁化器)，从而在由两个励磁线圈绕组I构成的磁化器中产生低频交变磁场。2)有关碳素工具钢T8磁工艺参数按如下方法确定根据其饱和磁化强度选择磁感应强度为I. 6-2. IT ;采用磁场频率为O. l-5Hz ;处理时间为350_600s ;通过X射线法测得试样表面的残余内应力(压应力)的方向，考虑到碳素工具钢T8在接近或达到饱和磁化状态时磁致伸缩系数为负，确定磁处理方向与压应力方向平行。3)将碳素工具钢T8置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。结果发现，经磁场处理的T8试样比未经磁场处理的磨削效率提高了 1-2倍。实施例4磁处理对含镍45%的坡莫合金磨削效率的影响 一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步骤 I)利用交流励磁电流通过图I所示的磁处理装置(调压变频装置和磁化器)，从而在由两个励磁线圈绕组I构成的磁化器中产生低频交变磁场。2)有关对含镍45wt%的坡莫合金磁工艺参数按如下方法确定根据其饱和磁化强度选择磁感应强度为O. 6-1. IT ;采用磁场频率为10-20HZ ;处理时间为O. l_20s ;通过X射线法测得试样表面的残余内应力(压应力)的方向，考虑到含镍45wt%的坡莫合金在接近或达到饱和磁化状态时磁致伸缩系数为正，确定磁处理方向与压应力方向垂直。3)将含镍45wt%的坡莫合金置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。结果发现，经磁场处理的含镍45wt%的坡莫合金试样比未经磁场处理的磨削效率提高了 O. 5-1. 5倍。实施例5磁处理对碳素工具钢T12A磨削效率的影响 一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，包括如下步骤
I)利用交流励磁电流通过图I所示的磁处理装置(调压变频装置和磁化器)，从而在由两个励磁线圈绕组I构成的磁化器中产生低频交变磁场。2)有关碳素工具钢T12A磁工艺参数按如下方法确定根据其饱和磁化强度选择磁感应强度为I. 2-1. 5T ;采用磁场频率为O. l-2Hz ;处理时间为400-600s ;通过X射线法测得试样表面的残余内应力(压应力)的方向，考虑到碳素工具钢T12A在接近或达到饱和磁化状态时磁致伸缩系数为负，确定磁处理方向与压应力方向平行。3)将碳素工具钢T12A置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。结果发现，经磁场处理的T12A试样比未经磁场处理的磨削效率提高了 1-2倍。
权利要求
1.一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，其特征在于包括如下步骤 1)产生低频交变磁场； 2)根据待磨削加工的铁磁性材料，设定合理的磁工艺参数，具体方法如下 ①磁感应强度应保证铁磁性材料内部接近或达到饱和磁化状态； ②磁场频率取值范围为O.l-20Hz ； ③磁处理时间范围为O.I-600s ； ④对于磁致伸缩系数大于零的材料，磁处理方向应与拉应力方向平行或与压应力方向垂直；对于磁致伸缩系数小于零的材料，磁处理方向应与拉应力方向垂直或与压应力方向平行； 3)将铁磁性材料置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。
2.根据权利要求I所述的一种提高铁磁性材料磨削加工效率的方法，其特征在于，磁感应强度的取值范围为O. 6-3. OT。
全文摘要
本发明涉及一种利用低频交变磁场提高铁磁性材料磨削加工效率的方法。其特征在于包括如下步骤1)产生低频交变磁场；2)根据待磨削加工的铁磁性材料，设定合理的磁工艺参数，具体方法如下①磁感应强度应保证铁磁性材料内部接近或达到饱和磁化状态；②磁场频率取值范围为0.1-20Hz；③磁处理时间范围为0.1-600s；④对于磁致伸缩系数大于零的材料，磁处理方向应与拉应力方向平行或与压应力方向垂直；对于磁致伸缩系数小于零的材料，磁处理方向应与拉应力方向垂直或与压应力方向平行；3)将铁磁性材料置于低频交变磁场中，采用上述磁工艺参数对其进行磁处理，并用于后续的磨削加工。该方法可提高磨削加工效率，达到省时省力、节约能源的目的。
文档编号B24B1/04GK102922373SQ201210495800
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者宋燕利, 华林, 缪霞, 孟凡智 申请人:武汉理工大学