【《磁场辅助加工国内外研究现状文献综述》3100字】

磁场辅助加工国内外研究现状文献综述许立和刘为民REF_Ref71570214\r\h[10]利用磁化处理的高速钢刀具车削中碳钢，发现刀具的耐用度提高了1.5~3倍，在特殊条件下，甚至能提高4~6倍。但随着切削速度，进给量和切削深度的提高，磁化刀具的耐用度的提高效果降低。Omar等REF_Ref71570777\r\h[11]用A36热轧钢和高速钢麻花钻头做了三组对照实验。第一组，钻头和工件都不进行处理；第二组，工件不处理，钻头进行三次脉冲磁场的磁化处理；第三组，钻头和工件都进行三次脉冲磁场的磁化处理。他们用每组的钻头对同一组的工件进行钻孔实验，记录各组钻孔失败之前所钻的孔数作为钻头的工作寿命。他们观察到仅对钻头进行磁处理后，刀具寿命增加了16％，而对钻头和工件都进行处理后，刀具寿命增加了35％。景维中等REF_Ref71570799\r\h[12]利用脉冲磁场处理的高速钢刀具对45钢进行一系列的切削实验。在实验过程中，他们发现切削速度对磁化刀具的耐用度的影响较大。他们用反向磁场将磁化刀具的剩磁退掉，发现退磁后的刀具的耐用度也比普通刀具高。他们还发现刀具的后角会影响带磁切削的效果。之后，他们测量了刀具的显微硬度，测量结果表示磁化处理的高速钢的显微硬度有所提高，其中脉冲磁场处理的高速钢试样的显微硬度的提高更为明显。通过扫描电镜观察高速钢试样的晶粒组织，他们发现磁化会使材料的晶粒细化，使高速钢材料内部的碳化物分布得更加均匀，从而产生弥散强化。在切削过程中，他们还观察到磁化刀具产生的积屑瘤比普通刀具产生的更加稳定和牢固。景旭文和唐馨如REF_Ref71570818\r\h[13]将W18Cr4V刀具置于不同磁场强度的脉冲强磁场中进行磁化，磁化时间为30秒，发现随着磁场强度提高，刀具的硬度也会提高。他们还发现磁化后，刀具的残余应力会降低。他们认为W18Cr4V这种铁磁性材料在交变磁场作用下，刀具内部的晶粒会产生磁致伸缩效应，这样会缓解和释放刀具在制造过程中产生的残余应力，从而增强了刀具的抗冲击韧性，改善了刀具的机械物理性能，提高其耐用度。Mansori等REF_Ref71570847\r\h[14]使用磁场辅助高速钢刀具车削中碳钢（XC38），发现磁场会改善刀具的磨损。他们记录了刀具表面上凹坑的平均宽度（KB）和最大深度（KT），发现在较高的磁场激励下，KB和KT的值会明显降低，从而确认了刀具寿命的增加。他们发现较细碎的切屑以松散接触的方式粘附在刀具的前刀面上，可以充当润滑剂，从而提高了刀具寿命。他们还通过红外相机测量了切削温度，发现在存在磁场的情况下，切削温度上升。特别是在切削长度比较长的情况下，切削温度的上升更加明显。Mansori等REF_Ref71570858\r\h[15]还对AISI1045碳钢的磁化管状样品进行了干式正交切削快速停止测试，发现在无磁切削过程中，随着切削速度的提高，产生的切屑从稳态类型（连续切屑）变为循环类型（锯齿形切屑）；而在磁场作用下，切屑的最终形状被表征为稳态类型，并且无论切削速度如何，连续切屑都保持恒定（REF_Ref70351046\h图12）。原因可能是高速切削时，磁性效应增强了材料的延性(高切削比)，防止切屑分割。图STYLEREF1\s1SEQ图表\*ARABIC\s12切屑显微图胡凤兰和魏华REF_Ref71570900\r\h[16]分别利用磁化后的高速钢钻头和普通高速钢钻头钻削45钢，发现在钻削行程相同时，磁化过的钻头的磨损量明显小于普通钻头。仔细观察两种加工后的钻头，发现普通钻头的烧伤要比磁化的钻头严重。他们还对加工深孔的几何精度和表面质量进行测量，发现磁化钻头加工的深孔的几何精度和表面质量更好。他们认为这是磁化切削可以减少刀具与工件间的摩擦系数，从而减小切削力和降低切削温度所致。他们还认为磁场可以减少切削振动，使振动的振幅降低。Necib等REF_Ref71570927\r\h[17]在磁场辅助下用硬质合金刀具在没有切削液的情况下车削中碳钢（XC38）。他们以刀具质量减少的多少代表刀具的磨损的程度，发现在磁场的作用下，刀具的质量损失减小。他们还利用扫描电子显微镜观察刀具的刀尖，发现在磁场存在的情况下，刀具前刀面上的凹坑磨损减少。他们还通过红外热像仪测量切屑的温度，并用来反映刀具的温度。他们测得在存在磁场的情况下，切屑的温度有较大地提高。他们认为这和旋转工件产生的涡流的焦耳热效应有关。朱涛等REF_Ref71570955\r\h[18]对比了不同磁化参数下高速钢刀具的磨损以及工件加工质量，相比于未处理刀具，磁化处理后刀具磨损宽度减小了30%~44%（REF_Ref70350900\h图13），磁化切削后的工件表面粗糙度降低了18~30%。他们认为磁场能降低高速钢刀具中图STYLEREF1\s1SEQ图表\*ARABIC\s13刀具前刀面的磨损宽度（a）无磁化处理；（b）5Hz、30V、60s；（c）5Hz、10V、60s；（d）7Hz、30V、60s；的残余应力，促进微小磨屑的表面吸附，进而提高刀具的切削性能。同时，他们通过对比试验发现氧气的存在对工件表面粗糙度有一定的影响。刘政等REF_Ref71570983\r\h[19]利用自制的交流磁化装置磁化高速钢刀具，并用经过磁化处理和未经磁化处理的高速钢刀具在通用机床上进行切削实验。实验发现用磁化处理过的刀具加工的工件的表面粗糙度更低。他们认为磁化处理改善了刀具的性能，使切削力和切削振动发生变化。他们还发现在一定的切削速度下存在着最佳的磁场强度，在最佳的磁场强度下，加工精度明显提高。交流磁化的频率一般是低频为佳。图STYLEREF1\s1SEQ图表\*ARABIC\s14切削长度为75米时，刀刃的SEM图像（a）没有磁场（b）0.02T杜雪等[20-26]开展了磁场辅助钛合金的单点金刚石车削实验，她们使用两块平行的永磁体在刀具/工件接触区域产生磁场。实验结果表明，与常规的单点金刚石车削钛合金相比，切削力变化显着改善，粘合刀具的磨损显着减少（REF_Ref70351197\h图14），切屑连续时间极长。她们认为磁场的涡流阻尼效应可提高钛合金的切削性能。她们发现，在磁场的影响下，刀具/钛合金界面处的切削热降低，并且由脆性变形引起的表面损伤得到显着抑制。她们认为这是磁场作用下钛合金的导热系数提高所致。她们还发现，在磁场影响下，刀具/工件界面处的摩擦系数增加，并且在存在磁场的情况下获得了更好的表面质量。鲁晨光等REF_Ref71571051\r\h[27]采用机外磁化后的YG8硬质合金刀具对45调质钢进行切削实验。硬质合金刀具磁化所用磁场强度为1~3T,磁化处理时间为45秒。实验结果表明刀具带磁切削可明显提高车削过程中的切向车削力，降低径向与轴向车削力，提高外圆加工质量。他们还发现在相同车削距离条件下，磁化刀具的磨损量增大。磨损量增加与车削过程中的切向力增大有关。他们认为带磁切削使刀具与铁磁性工件间的摩擦过程发生了一定程度的变化，从而增加了切向力与磨损量。从以上研究可以看出，学者们大多使用磁场辅助常规切削，利用磁场辅助超精密车削的较少。而且，学者们使用磁场辅助一般都只是磁化刀具或磁化工件或道具和工件都磁化，直接将磁场引入加工区域的较少。磁场辅助加工的工件材料也一般为中碳钢。到目前为止，作者还从未见过利用磁场辅助车削镍基高温合金的研究，这也是本研究的创新点。参考文献王会阳,安云岐,李承宇,晁兵,倪雅,刘国彬,李萍.镍基高温合金材料的研究进展[J].材料导报,2011,25(S2):482-486.唐中杰,郭铁明,付迎,惠枝,韩昌松.镍基高温合金的研究现状与发展前景[J].金属世界,2014(01):36-40.沈汛,孙剑飞,陈五一.镍基高温合金高速切削加工性[J].工具技术,2014,48(12):3-10.刘海滨.镍基高温合金高速车削研究[D].南京航空航天大学,2007.李畅.PCBN刀具高速车削镍基高温合金试验及仿真研究[D].湘潭大学,2014.姜峰,言兰,黄阳,徐西鹏.磁场辅助加工的研究现状及其发展趋势[J].机械工程学报,2016,52(17):1-9.汤铭权.磁化切削—一种新型的切削加工方法[J].江苏机械,1987(03):21-26.曹志锡,郑梅莲,袁巨龙.磁化切削研究初探[J].江苏机械制造与自动化,2001(04):97-99.苍鹏,刘静,母德强,王立威.磁化处理对高速钢刀具材料性能影响[J].长春工业大学学报(自然科学版),2013,34(02):211-213.许立,刘为民.磁化处理高速钢车刀的切削性能[J].大连铁道学院学报,1985(01):11-24.OmarBataineh,BarneyKlamecki,BarryGKoepke.Effectofpulsedmagnetictreatmentondrillwear[J].JournalofMaterialsProcessingTech.,2003,134(2).景维中,周汝忠,杜全兴.带磁切削的机理研究[J].西南交通大学学报,1994(02):170-175.景旭文,唐馨如.提高刀具耐用度的磁处理技术研究[J].机械设计与制造,2002(05):81-83.M.ElMansori,F.Pierron,D.Paulmier.Reductionoftoolwearinmetalcuttingusingexternalelectromotivesources[J].Surface&CoatingsTechnology,2003,163.MohamedElMansori,AliMkaddem.Surfaceplasticdeformationindrycuttingatmagneticallyassistedmachining[J].Surface&CoatingsTechnology,2007,202(4).胡凤兰,魏华.利用磁化切削提高深孔零件的加