機械制造業是工業乃至國民經濟的基礎，而清洗技術又與機械制造生產活動息息相關，隨著航空航天、汽車船舶等領域的快速發展，業界也對工件表面拋光清洗質量提出了更加嚴格的要求。

在機械加工領域中精密光整加工方法很多，除傳統的機械方法外，還有超聲波拋光、化學拋光、電化學拋光及電化學機械復合加工等。除此之外，還有一種迅速發展起來的精密光整加工方法——磨粒流加工，正在航空軍工、紡織機械、汽輪機、模具及液壓等機械行業中得到廣泛應用。

磨粒流加工試驗裝置

一、什么是磨粒流加工？

“磨粒流”即由高分子載體、磨粒和添加劑均勻混合而成的一種黏性非牛頓流體，它是 20 世紀 70 年代發展起來的一種光整加工新工藝，是使含有磨粒的、具有粘彈性、柔軟性和切削性的磨流介質在擠壓力作用下形成一個半固態的、可流動的“擠壓塊”，高速往復流過工件欲加工表面，產生磨削作用而去除金屬的一種加工方法。

楊范軒等人制備的磨料樣品

磨粒流的加工過程如下圖所示，是上、下各有一組液壓缸和磨料缸，在加工時利用內腔中半固態的磨料在上、下油缸的反復作用下，強迫其流經被加工表面，使被加工表面不斷地受到含磨粒的磨粒流擠壓作用，達到對各種型腔表面光整加工的目的。

磨粒流加工原理

磨粒流拋光的主要特點總結如下：

①磨流介質的柔軟性和流動性，使其易與任何形狀的加工表面吻合，特別適合于內部的、手工難于觸及的深孔和復雜型面的表面光整加工。

②適用于通常較難加工的零件內腔，能運用“擠壓塊”的流變特性對金屬材料進行切除。

③磨粒流機床可以對擠壓力、磨料流量和流速進行控制，以達到最佳的加工效果。

④合理的磨料介質流道限制器可以引導磨料通達各被加工的部位，而對零件其他部位則沒有任何影響。

⑤通過選擇不同種類的磨砂、粒度、密度以及載體的粘度，可以產生不同的研磨效果。

⑥磨粒流加工可以同時加工一個零件上的多個部位，也可同時加工多個零件，高效而經濟。

二、影響磨粒流拋光效果的因素

因為磨粒流為含磨粒的黏稠性磨料，其無固定形態決定了加工機理的復雜性。目前，國內外學者主要從磨粒流的黏度、工作壓力、磨粒等因素對磨粒流的加工方法進行研究。

M.Ravi等認為磨粒流的切削力、磨料介質的稠密度對加工工件表面粗糙度起決定性作用；Rhoades等認為磨粒的切削效果取決于擠壓壓力、磨粒的尺寸、相對硬度和形狀；Williams等認為磨料介質黏度對金屬去除量，表面粗糙度具有重要影響，擠壓力對降低表面粗糙度有著較大影響。

三、磨粒流加工的適用領域

磨粒流加工方法最先應用于航空零件的精密加工，最早在美國以及其他一些西方國家得到了推廣，更因其能解決精密復雜零件在實際使用中出現的低效率、低壽命、低疲勞強度等技術關鍵，而受到了美軍方的首肯。

如：美國EXTRUDE HONE擠壓研磨公司運用磨粒流加工方法解決了飛機發動機葉片風翼以及其他氣冷通道的流動阻力調諧問題，提高了發動機的性能，同時也挽救了已報廢的零件。另如：美國DYNATICS公司為美國某航天發動機數控銑削加工后的整體葉輪表面作磨粒流加工，解決了該葉輪高速旋轉時因應力集中而產生的斷裂問題。

而在國內，航空部門應用磨粒流加工技術較多，主要用于小孔及航空發動機葉片的表面光整、去毛刺等。如：我國航空系統的625所及西安的430廠等都有引進的美國磨粒流加工設備，解決航空發動機零件表面光整問題。但由于磨粒流工藝的加工效率及加工質量的優越性，得到了業界廣泛的關注，目前除航空航天外，也已成功推廣應用到醫療、電子、汽車、精密模具等領域，而且都取得了滿意的加工效果。

此外，由于磨粒流加工方法具有高加工可達性，對復雜內腔結構進行光整加工具有顯著的優勢，因此用于拋光增材制造零件也是一個很不錯的選擇，對增材制造過程固有的“粉末粘附”、“球化效應”所導致的粗糙表面具有良好的改善效果。

高航等使用磨粒流加工對SLM成型件拋光前后效果對比

資料來源：

楊范軒，孫玉利，馬杰，等. 航空用不銹鋼磨粒流光整加工表面完整性研究[J]. 南京航空航天大學學報，2023，55(3):452-460. DOI:10.16356/j.1005-2615.2023.03.010.

丁金福，劉潤之，張克華，等. 磨粒流精密光整加工的微切削機理[J]. 光學精密工程，2014，22(12):3324-3331. DOI:10.3788/OPE.20142212.3324.

高航,李世寵,付有志,等. 金屬增材制造格柵零件磨粒流拋光[J]. 航空學報,2017,38(10):226-234. DOI:10.7527/S1000-6893.2017.421210.

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