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题名

基于介电泳/磁流变复合效应的超精密抛光基础研究

姓名
姓名拼音
WANG Yali
学号
12032442
学位类型
硕士
学位专业
0856 材料与化工
学科门类/专业学位类别
0856 材料与化工
导师
吴勇波
导师单位
机械与能源工程系
论文答辩日期
2022-05-10
论文提交日期
2022-06-17
学位授予单位
南方科技大学
学位授予地点
深圳
摘要

磁性复合流体抛光是一种重要的超精密加工方法,在抛光非球面、微结构表面、管内壁等不规则表面有着广泛的应用前景,但是其较低的加工效率直接导致了抛光成本的提高。而多场辅助精密加工在提高加工精度和加工效率方面发挥着重要的作用。针对磁性复合流体抛光效率低的问题,本文研究一种基于磁流变与介电泳复合效应的超精密抛光方法。从介电泳原理的角度对抛光液中磨粒介电泳效应发生的可行性进行了研究,探索了介电泳控制磨粒定向运动的条件;根据磨粒介电泳效应发生条件设计介电场发生机构,搭建了基于介电泳与磁流变复合效应的抛光装置;并利用电磁学理论和经典力学理论对磨粒在加工过程中的受力进行数学建模,得到介电泳力、磁悬浮力、重力对磨粒运动的影响以及定量关系;最后,与传统的磁性复合流体抛光方法进行了材料去除率和表面粗糙度的对比实验,对实验结果进行分析,结果表明,利用磁性复合流体抛光液中的中性磨粒在非均匀电场作用下的介电泳现象,控制磨粒定向运动,能够使更多磨粒往工件加工表面聚集,提高抛光过程中参与材料去除的有效磨粒的数量,在获得高质量光滑表面的同时,实现高效加工。

关键词
语种
中文
培养类别
独立培养
入学年份
2020-08
学位授予年份
2022-07
参考文献列表

[1] HAN SS, CHOI JS, KIM JH, et al. Porous Fe3O4 submicron particles for use in magnetorheological fluids[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2021, 613: 126066.
[2] 陈冬,卢永霞,赵浩明,等.磁流变液在智能研磨中应用的研究[J].中国新通信,2021,23(18):93-94.
[3] GUO HR, WU YB, LU D, et al. Effects of pressure and shear stress on material removal rate in ultra-fine polishing of optical glass with magnetic compound fluid slurry[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2014, 214(11): 2759-2769.
[4] 梁子健,杨甬英,赵宏洋,等.非球面光学元件面型检测技术研究进展与最新应用[J].中国光学,2022,15(2):161.
[5] 王振忠,施晨淳,张鹏飞,等.先进光学制造技术最新进展[J].机械工程学报,2021,57(8):23-56.
[6] XIA ZB, FANG FZ, AHEARNE E, et al. Advances in polishing of optical freeform surfaces: a review[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2020, 286: 116828.
[7] WANG CJ, ZHANG ZL, CHEUNG CF, et al. Maskless fluid jet polishing of optical structured surfaces[J]. Precision Engineering, 2022, 73: 270-283.
[8] 纪成龙.大气等离子体加工去除稳定性及轴锥镜修形研究[D].哈尔滨工业大学,2020.
[9] 刘锋伟,吴永前,陈强,等.大口径光学非球面镜先进制造技术概述[J].光电工程,2020,47(10):65-87.
[10] EUN JH, JOO KE, J MARTIN.B.G.. A review of state of the art of electron beam and ion beam machining[J]. Journal of the Korean Society for Precision Engineering, 2018, 35(3): 241-252.
[11] FENG M, WU YB, WANG YL, et al. Effect of the components of Magnetic Compound Fluid (MCF) slurry on polishing characteristics in aspheric-surface finishing with the doughnut-shaped MCF tool[J]. Precision Engineering, 2020, 65: 216-229.
[12] HARRIS D.C.. History of magnetorheological finishing[J]. Proceedings of the SPIE, 2011, 8016(4): 561-566.
[13] KORDONSKI WI. Fundamentals of magnetorheological fluid utilization in high precision finishing[J]. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 1999, 10(9): 683-689.
[14] SHIMADA K. Hydrodynamic and magnetized characteristics of MCF (magnetic compound fluid)[J]. Transaction of the JSME B, 2000, 67(664): 3034.
[15] SHIMADA K. New Microscopic Polishing with Magnetic Compound Fluid (MCF)[J]. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 2002, 13(7-8): 405-408.
[16] SHIMADA K, WU YB, MATSUO Y, et al. Float polishing technique using new tool consisting of micro magnetic clusters[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2005, 162: 690-695.
[17] 佐藤隆史,渡辺史晃,呉勇波,等.C08磁気混合流体(MCF)を利用した研磨技術の開発研究(OS-12 ナノ加工と表面機能(2))[J].生産加工・工作機械部門講演会:生産と加工に関する学術講演会,2008,2008:57-58.
[18] WANG YL, WU YB, Nomura M. Feasibility study on surface finishing of miniature V-grooves with magnetic compound fluid slurry[J]. Precision Engineering, 2016, 45: 67-78.
[19] 张峰.磁流变抛光技术的研究[D].长春:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,2000.
[20] 石峰,戴一帆,彭小强,等.磁流变抛光过程的材料去除三维模型[J].中国机械工程,2009,20(6):644-648.
[21] 孙希威,张飞虎,董申,等.磁流变抛光去除模型及驻留时间算法研究[J].新技术新工艺,2006(2):73-75.
[22] 彭小强.确定性MRF抛光的关键技术研究[D]. 长沙: 国防科学技术大学,2004.
[23] 阳志强,郭忠达,张明颂,等.磁场强度对磁流变抛光表面粗糙度的影响[J].西安工业大学学报,2007,27(6):511-514.
[24] 石峰,戴一帆,彭小强等.磁流变抛光消除磨削亚表面损伤层新工艺[J].光学精密工程,2010,18(1):162-168.
[25] 肖林京,王传萍,卫洁,等.磁场作用下磁流变液剪切性能的实验分析[J].材料科学与工程学报,2017,35(4): 659-688.
[26] 徐超,胡皓,彭小强,等.复杂曲面铝反射镜磁流变抛光工艺优化[J].航空学报,2021,42(10):267-276.
[27] GU Y. Non-resonant vibration-assisted magnetorheological finishing[J]. Precision Engineering, 2021, 71: 263-281.
[28] POHL HA, POLLOCK K, CRANE JS. Dielectrophoretic force: A comparison of theory and experiment[J]. Journal of Biological Physics, 1978, 6(3): 133-160.
[29] POHL HA, PLYMALE CE. Continuous Separations of Suspensions by Nonuniform Electric Fields in Liquid Dielectrics[J]. Electrochemical Society, 1960, 107(5): 390-396.
[30] DOCOSLIS A, KALOGERAKIS N, BEHIE LA. Dielectrophoretic forces can be safely used to retain viable cells in perfusion cultures of animal cells[J]. Cytotechnology, 1999, 30(1): 133-142.
[31] 罗启仕,张锡辉,王慧,等.非均匀电场对土壤中基因工程菌的迁移与机理[J].中国环境科学,2004,24(3):285–289.
[32] HAN CS, LEE HW, RYU SH, et al. Direct attachment of carbon nanotube on scanning probe tip using dielectrophoresis[C]//BioMEMS and Nanotechnology. SPIE, 2004, 5275: 239-246.
[33] 蒋珂玮.介电泳操控纳米材料及其在微纳传感器中的应用[D].华东师范大学,2008.
[34] 陈慧英,朱岳麟,张鹤腾,等.油品中无机微粒的介电响应(英文)[J].石油学报(石油加工),2010,26(02):289-293.
[35] 李姗姗,任玉坤,刘晓竹,等.交流电场增强的牛副结核快速血清免疫检测[J].中国科学:技术科学,2014,44(02):219-228.
[36] 张晶晶,张文栋,冀健龙.集成四电极阵列介电泳芯片的微球可控定位[J].微纳电子技术,2020,57(08):650-656.
[37] 李晓红,张斌珍,段俊萍,等.3D电极的介电泳力与惯性力的粒子连续分选仿真[J].传感器与微系统,2022,41(03):43-46.
[38] KIM WB, PARK SJ, MIN BK, et al. Surface finishing technique for small parts using dielectrophoretic effects of abrasive particles[J]. Journal of materials processing technology, 2004, 147(3): 377-384.
[39] ZHAO TC, DENG QF, ZHANG C, et al. Orthogonal experimental research on dielectrophoresis polishing (DEPP) of silicon wafer[J]. Micromachines, 2020, 11(6): 544.
[40] DENG QF, ZHENG T, WANG X, et al. Analysis of electric field electrode distribution on dielectrophoresis abrasive flow for polishing internal surface of ceramic workpiece[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2021, 113(7): 2355-2367.
[41] 王腾蛟.氧化锆陶瓷的介电泳辅助磁性复合流体高效抛光技术研究[D].哈尔滨工业大学,2019.
[42] MORGAN H, GREEN NG. AC electrokinetics: colloids and nanoparticles[M]. Research Studies Press, 2003.
[43] 张春勤.电偶极子电场中的电场强度和电势[J].泰州职业技术学院学报,2003(05):13-15.
[44] MORGAN H, IZQUIERDO AG, BAKEWELL D, et al. The dielectrophoretic and travelling wave forces generated by interdigitated electrode arrays: analytical solution using Fourier series[J]. Journal of Physics D: Applied Physics, 2001, 34(10): 1553.
[45] 朱晓璐,倪中华.基于电动旋转介电泳的生物粒子介电常数测试技术[J].东南大学学报(自然科学版),2007(05):861-866.

所在学位评定分委会
机械与能源工程系
国内图书分类号
TH165
来源库
人工提交
成果类型学位论文
条目标识符http://sustech.caswiz.com/handle/2SGJ60CL/335917
专题工学院_机械与能源工程系
推荐引用方式
GB/T 7714
王亚丽. 基于介电泳/磁流变复合效应的超精密抛光基础研究[D]. 深圳. 南方科技大学,2022.
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