磁感应游离磨粒线锯切割中有效磨粒形成机理研究

摘要

磁感应游离磨粒线锯切割技术是在锯丝外添加匀强磁场，使锯丝磁化并在其周围形成高梯度磁场，流经锯丝周围的磁性磨粒受到磁力的作用，吸附于锯丝表面，随锯丝进入切割区域，使得进入切割区域的有效磨粒增多，从而能提高线锯切割效率。有效磨粒数对切割效率有很大的影响，因此研究有效磨粒形成机理具有十分重要的意义。
　　本文基于磁性磨粒在高梯度磁场中的受力分析，从研究磁性磨粒运动着手，应用有限元COMSOL软件进行仿真，首先可视化分析有效磨粒的形成过程，并仿真研究供浆速度等因素对有效磨粒形成的影响规律;其次进行有效磨粒形成（锯丝吸附磨粒）观测实验，进一步研究供浆速度等因素对有效磨粒形成的影响规律;最后进行线锯切割实验，研究供浆速度等因素对切割效率的影响。通过以上仿真和实验研究得到如下结论:
　　(1)仿真结果表明:通过仿真不同时刻磨粒所处位置表示有效磨粒形成过程;随着磁场强度的增强、切割液动力粘度的减小、磨粒相对磁导率的增大、磨粒粒径的增大，有效磨粒随之增多;当供浆位置和方向与磁场平行时，吸附的有效磨粒在锯丝一侧，参与切割的有效磨粒增多;随着供浆速度的增大，瞬时吸附有效磨粒数减少，但单位时间1s内锯丝吸附的有效磨粒总数先增加后减少，供浆速度为12mm/s时有效磨粒最多。
　　(2)实验结果表明:随着磁场强度的增强、切割液动力粘度的减小、磨粒粒径的增大，有效磨粒增多;供浆位置和方向与磁场平行时，参与切割的有效磨粒增加;随着供浆速度的增大，有效磨粒逐渐增多后稍微减少。
　　(3)切割实验结果表明:随着磁场强度的增强，切割效率逐渐增加，当磁场强度为9.54×104A/m时，切割效率最高;随着切割液动力粘度的减小，切割效率先增加后减小，切割液动力粘度为0.0047Pa·s时，切割效率最高;随着磨粒粒径的变大，切割效率增加，但切缝也随之增大;随着供浆速度的增大，切割效率逐渐增加后趋于平缓，当供浆速度为16mm/s时，切割效率最高。

目录

声明

摘要

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 游离磨粒线锯切割技术

1．2．2 游离磨粒线锯切割中影响因素的研究

1．2．3 磁感应游离磨粒线锯切割技术

1．3 磁性颗粒在高梯度磁场中仿真和实验研究

1．4 课题主要研究内容

2．1 引言

2．2 高梯度磁场中磁性磨粒受力分析

2．2．1 高梯度磁场的产生

2．2．2 磨粒受力分析图

2．2．4 高梯度磁场中磁性磨粒受力分析

2．3 仿真模型建立

2．3．1 多物理场耦合COMSOL软件

2．3．2 仿真模型建立

2．4 液相计算结果及分析

2．5 固相计算结果及分析

2．5．1 仿真分析磁感应游离磨粒线锯切割过程中有效磨粒形成过程

2．5．2 供浆方向对瞬时有效磨粒数的影响

2．5．3 外加匀强磁场对有效磨粒数的影响

2．5．4 供浆速度对瞬时有效磨粒数的影响

2．5．5 切割液动力粘度对有效磨粒数的影响

2．5．6 磁性磨粒的粒径对有效磨粒数的影响

2．5．7 磁性磨粒的相对磁导率对有效磨粒数的影响

2．6 本章小结

第3章 高梯度磁场作用下有效磨粒影响因素吸附实验研究

3．1 引言

3．2 实验条件

3．2．1 确定实验参数

3．2．2 实验方案

3．2．3 搭建吸附实验平台

3．3 结果与分析

3．3．1 磁场方向对有效磨粒形成过程影响

3．3．2 外加磁场强度对有效磨粒数的影响

3．3．3 供浆速度不同对有效磨粒数的影响

3．3．4 切割液动力粘度对有效磨粒数的影响

4．3．5 磁性磨粒粒径对有效磨粒数的影响

3．4 本章小结

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验条件和工艺参数

4．2．2 实验方案

4．3 结果与分析

4．3．1 不同磁场强度对切割效率的影响

4．3．2 不同切割液动力粘度对切割效率的影响

4．3．3 不同供浆速度对切割效率的影响

4．3．4 不同磁性磨粒粒径对切割效率的影响

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果