燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料加工新技術(shù)及機理研究.pdf

1、本文在深入研究其力學(xué)性能和斷裂行為的基礎(chǔ)上，提出了超聲振動－脈沖放電－磨削三元復(fù)合加工方法，并進行了一系列的試驗研究，探尋超聲振動和脈沖放電對磨削的影響規(guī)律以及各加工參數(shù)對加工效率和加工表面質(zhì)量的影響規(guī)律。 試驗研究了燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的抗彎強度和斷裂韌性。抗彎試驗和動態(tài)拉伸試驗表明磁體在斷裂之前幾乎完全處于彈性形變狀態(tài)，不存在塑性耗散，其斷口均為脆性沿晶斷口，類似于脆性陶瓷材料的斷裂行為；用壓痕斷裂力學(xué)對燒結(jié)Nd-Fe

2、-B在Palmqvist壓痕載荷模式下的固有缺陷臨界尺寸進行了計算，并用損傷理論解釋了為什么計算結(jié)果要比合金的晶粒尺寸高出一個數(shù)量級，該理論認為，當(dāng)缺陷密集分布區(qū)的當(dāng)量裂紋尺寸達到臨界值時，燒結(jié)Nd-Fe-B磁體以總體損傷模式形成瞬間斷裂。 對燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的電火花成型加工進行了試驗研究，根據(jù)壓痕斷裂力學(xué)理論建立了脆性材料電火花加工中的微破碎材料去除模型。研究表明，燒結(jié)Nd-Fe-B材料的蝕除是熔化氣化拋出和熱應(yīng)力微

3、破碎共同作用的結(jié)果，采用大峰值電流、長脈沖寬度加工時，熱應(yīng)力微破碎為主要的材料去除方式，加工效率高，但表面粗糙度大；采用小脈沖能量加工時，材料主要以熔化、氣化拋出方式去除，加工表面質(zhì)量高。電火花加工對燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料具有表面改性作用，熔融材料快速冷卻時形成的非晶態(tài)合金，具有硬度高、耐腐蝕、軟磁性能好等特點。 單磨粒磨削試驗結(jié)果表明，燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料以磨粒沖擊作用導(dǎo)致的脆性微破碎方式去除，沖擊裂紋的進一步擴展致

4、使磨痕邊界出現(xiàn)脆崩區(qū)，而不是出現(xiàn)在磨削塑性材料時產(chǎn)生的隆起；研制出工件超聲振動的裝夾系統(tǒng)，并研究了徑向振動和切向振動兩種超聲施加方式對加工效果的影響，試驗表明，徑向超聲振動使法向磨削力的降低最明顯，材料去除率最高；切向超聲振動中法向磨削力有所降低，但切向磨削力急劇升高，導(dǎo)致燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的磨削力比達到了磨削塑性金屬材料的效果；徑向超聲振動磨削具有較高的材料去除率和較差的加工表面質(zhì)量，適合于工件的粗加工，切向超聲振動磨削使燒結(jié)

5、Nd-Fe-B永磁材料可磨削性提高，可以獲得較高的表面質(zhì)量，適合于工件的精加工。 提出了脈沖切削理論和工件軟化效應(yīng)理論，指出超聲振動引起的脈沖切削機制、工件軟化效應(yīng)以及超聲潤滑效應(yīng)是磨削力降低的主要原因；建立了兩種超聲振動磨削中磨粒的運動學(xué)模型，該模型解釋了徑向振動磨削和切向振動磨削不同的加工機理。 研制了超聲振動－脈沖放電－磨削三元復(fù)合加工設(shè)備，并進行了加工試驗研究。CBN是放電磨削復(fù)合加工燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的

6、首選磨料；脈沖放電的施加導(dǎo)致加工材料去除率降低，其原因是脈沖放電遏制了磨削微裂紋的產(chǎn)生和擴展；另一方面，脈沖放電提高了加工表面的質(zhì)量，磨削裂紋尖端的放電起到了消除應(yīng)力集中的作用；脈沖放電在線修整砂輪具有良好的可控制性和修整精度，通過調(diào)整脈沖電流和脈沖電壓可以控制修整的速度和精度；不用其它附加設(shè)備即可隨時修銳砂輪，并且不會影響工件的加工精度。 建立了燒結(jié)Nd-Fe-B永磁材料的分階段復(fù)合加工工藝，在恒壓力磨削加工中，按照從粗到精的