Введение к работе
Актуальность темы. Постоянно возрастающие в оптической промышленности требования к точности формы и качеству поверхности деталей наряду с аналогичными требованиями при производстве подложек микросхем из полупроводников или в технологии точного приборостроения вызывают необходимость совершенствования традиционных и создания новых способов полирования, расширяющих технологические возможности современного промышленного производства.
Перспективным направлением в высокоточной финишной обработке является технология, базирующаяся на магнитореологическом абразивном инструменте с управляемыми механическими и теплофизическими свойствами. Физическое явление, лежащее в основе его функционирования, известно как магнитореологический эффект, который позволяет прямым воздействием электрических сигналов управлять механическими, гидродинамическими и тепло - массообменными характеристиками среды в зоне обработки, в том числе локально по поверхности обрабатываемой детали. Это создает предпосылки для создания принципиально нового автоматизігрованного процесса финишной обработки поверхностей.
Актуальными являются разработка полирующих составов и оптимизация физических свойств абразивных магнитореологических композиций, стабильных в условиях высокоинтенсивного деформирования и интенсивных локальных тепловыделений, реализуемых на финишных стадиях обработки. Подобные среды являются основой адаптивного полирующего инструмента с повышенными технологическими возможностями.
Целью работы является экспериментальное изучение и оптимизация характеристик абразивного магнитореологического инструмента с управляемыми внешним магнитным полем реологическими, теплофизическими и абразивными- свойствами; разработка методов управления теплообменом от обрабатываемой поверхности с учетом реологической специфики МРС в магнитном поле в зоне обработки в условиях интенсивного сдвигового течения при -нагреве поверхности в результате абразивного удаления материала и интенсивной вязкой диссипации в жидкости. Научная новизна работы заключается в следующем:
- синтезированы и апробированы на натурных стендах магниторео-логические абразивные композиции с управляемыми магнитным полем ре-
ологическими и теплофизическими характеристиками;
- исследованы магнитные свойства магнитореологических суспен
зий в широком диапазоне концентраций (вплоть до 50). Определено
влияние форш частіш ферромагнитной дисперсной фазы на характер на
магничивания МРС;
- получено феноменологическое уравнение статического намагничивания магнитореологических суспензий/
исследованы реологические свойства магнитореологических суспензий в широком диапазоне концентраций (вплоть до 50%). Изучено влияние формы частиц ферромагнитной -дисперсной фазы, свойств дисперсионной среды на реологические свойства МРС в магнитном поле, в т. ч. при введении в МРС диамагнитных абразивных частиц;
исследовано влияние концентрации и формы частиц ферромагнитной дисперсной фазы на теплофизические свойства магнитореологических суспензий в статических условиях и при сдвиговом течении МРС в магнитном поле;
созданы и изучены МРС с управляемыми температурным полем реологическими характеристиками;
изучено влияние параметров процесса обработки на интенсивность съема материала, величину микрошероховатости и величину нарушенного приповерхностного слоя.
Практическая ценность работы:
Созданы и апробированы в натурных условиях седиментвционно-устойчивые магнитореологические абразивные композиции с управляемыми магнитным полем реологическими, теплофизическими и абразивными характеристиками.
Разработан на основе применения магнитореологических абразивных композиций технологический процесс финишной обработки поверхностей, обеспечивающий минимальные тепловые напряжения на обрабатываемой поверхности.
Исследованы и оптимизированы теплофизические и реологические свойства магнитореологических абразивных композиций, в том числе обладающих способностью к температурному саморегулированию реологических свойств в магнитном поле.
Проведен расчет условий теплообмена в-зоне обработки с учетом реальных физических свойств магнитореологических абразивных
композиций.
- Практически получены высококачественные поверхности деталей из стекла, керамики и полупроводников. Автором представляются к защите
-
Составы магнитореологического абразивного инструмента, имеющие различные теплофизические и реологические свойства.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния формы частиц дисперсной ферромагнитной фазы на теплофизические и реологические свойства магнитореологического абразивного инструмента.
-
Разработка аналитической модели процесса тешгопереноса от обрабатываемой поверхности в полировальный магнитореологический инструмент с учетом специфики его реологических и теплофизических свойств, приобретаемых в магнитном поле в зоне обработки.
-
Результаты экспериментальных исследований магнитных и реологических свойств МРС, обладающих способностью к температурному саморегулированию реологических свойств в магнитном поле.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на международной школе - семинаре "Геофизика и теплофизика неравновесных систем" (Минск, 1991); на Шестой национальной конференции по механике и технологии композиционных материалов (София, Республика Болгария, 1991); на Втором Минском международном форуме "Тешюмассобмен - ММФ - 92" (Минск, 1992); на Шестнадцатом симпозиуме "Реология - 92" (Днепропетровск,
1992; На Международной Конференции "Optical Fabrication & Testing
workshop" (Бостон, США, 1992) и опубликованы в работах /1-8/.
Структура и объем работы, диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 188 наименований, изложенных на 143 страницах машинописного текста с иллюстрациями на 69 страницах.