研磨是一種常用的光整加工工藝，為了滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)α慵庹庸さ谋砻尜|(zhì)量提出的越來越高的要求，多年來不斷地進(jìn)步和更新，為此誕生了多種光整加工技術(shù)，如機(jī)械研磨、超聲波拋光、化學(xué)拋光等光整加工技術(shù)。

近年來，在制造加工領(lǐng)域中利用磁場進(jìn)行研磨的加工方法引起了人們的極大興趣，例如將磁場應(yīng)用于研磨加工中的磁力研磨加工技術(shù)。相較于傳統(tǒng)的機(jī)械研磨，磁力研磨加工工藝具有許多不可替代的優(yōu)點，如適用范圍廣、研磨升溫小、加工質(zhì)量高、研磨壓力可控等，因而在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。

磁場能對放入其中的磁性物質(zhì)有磁力作用

到底人們是如何利用“磁場”實現(xiàn)輔助加工，其中使用的磨料又有何特點及優(yōu)勢，今天這篇文章就來一起了解一下。

一、關(guān)于“磁力研磨”

磁力研磨（Magnetic Abrasive Finishing，簡稱MAF）加工技術(shù)是光整加工的新工藝、新技術(shù)。它是利用作用于磨具和工件之間的外加磁場力吸引磁性磨粒，形成“柔性磁刷”，以改善工件表面質(zhì)量，目前已被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、模具、汽車、軸承、半導(dǎo)體和航空等制造行業(yè)。

磁性磨料依附于半球形磁鐵上就像一把小毛刷

特點：

與傳統(tǒng)的研磨、拋光工藝相比，磁力研磨由于磨料“磁刷”是柔性的，因此它的形狀在加工過程中能夠隨工件形狀變化而變化，因而具有很好的自適應(yīng)性，同時，在研磨過程中，磨料相對工件表面滑動的同時出現(xiàn)滾動，磁性磨料之間不斷更換位置，因此不存在磨料堵塞或鈍化現(xiàn)象，自銳性極好。此外，磁性磨料研磨還具有切削深度小、適用范圍廣、磨削效率高等優(yōu)點

分類：

磁性磨料研磨技術(shù)按照磁場產(chǎn)生形式的不同可以分為恒定磁場下的研磨和交變磁場下的研磨，其中恒定磁場又分為永磁體產(chǎn)生的磁場和直流勵磁線圈產(chǎn)生的磁場。永磁體產(chǎn)生的恒定磁場，其結(jié)構(gòu)簡單，體積小，但存在磨料取出和放入不方便的缺點；而向勵磁線圈通直流電產(chǎn)生的恒定磁場，磁場強(qiáng)度便于調(diào)節(jié)，磨料放入和取出方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。通過向勵磁線圈通交變電流可產(chǎn)生交變旋轉(zhuǎn)磁場，磁場強(qiáng)度易于調(diào)節(jié)，便于放入和取出磨料，工件和勵磁組件均可固定，但轉(zhuǎn)速不易控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

磁性磨料研磨加工原理圖

二、磁性磨料的組成

作為磨具的磁性磨料是磁性研磨加工的關(guān)鍵所在。查閱資料可知，磁性磨料是具有一定粒度大小的粒狀顆粒增強(qiáng)金屬基型復(fù)合材料，兼有磁化和磨削能力，平均粒徑為150微米。單顆粒磁性磨料由基體、磨料和結(jié)合劑三部分組成，典型構(gòu)成如圖所示。

以金剛石為例，磁性磨粒的理想結(jié)構(gòu)

磁性磨料的化學(xué)成分及其配比和結(jié)構(gòu)是決定磁性磨料性能的關(guān)鍵因素。一般鐵磁相和硬質(zhì)相最佳配比為4:1，且用于研磨的磁性磨料各成分應(yīng)滿足以下要求：

1.基體

即鐵磁相，是磁性磨料的磁載體。應(yīng)能在磁場中很好地被磁化，并具有高導(dǎo)電性。它的維氏硬度一般為加工工件硬度的0.8~1倍。如鐵、鈷、鎳、鋼、鋁鎳合金、鋇的鐵素體、鎂-鋇合金等；

2.磨料

磨料是兼有磨削、研磨、拋光作用的一種粒狀物質(zhì)。它的維氏硬度應(yīng)大于工件材料維氏硬度的1.2~1.5倍，具有一定的強(qiáng)度，且不與其它材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如碳化硅、金剛石、氧化鋁、碳化鈦、碳化鎢、氮化鈦、碳化硼、TiB₂和CBN等；

3.結(jié)合劑

結(jié)合劑是將鐵磁體和磨料以一定的強(qiáng)度和方式結(jié)合起來。在粘結(jié)磁性磨料中，結(jié)合劑（即粘結(jié)劑）應(yīng)具有良好的耐高溫、抗氧化、抗老化性能以及穩(wěn)定的理化性能，且不影響鐵磁體的導(dǎo)磁性能。粉末冶金磁性磨料中，結(jié)合劑應(yīng)能改善基體和硬質(zhì)相磨料的潤濕性。

由磁性磨料的組成和性能要求可發(fā)現(xiàn)，能用于磁力研磨的磁性磨料種類很多。最簡單的磁性磨料是滿足一定性能要求的鐵氧體（如Fe₃O₄）、鐵磁金屬以及鐵合金粉末（如Fe-C、Fe-Al-C、Fe-Ti等），用于研磨軟質(zhì)合金、有色金屬以及去除軟的氧化薄膜。對于研磨耐磨材料，則需采用氧化物、碳化物、氮化物和硼化物等硬質(zhì)磨料與鐵磁性粉末復(fù)合，其中主要是以下三個系列：

①氧化鋁系列：加工材料為高碳鋼，合金鋼和軸承鋼零件，不宜加工硅酸鹽材料（如玻璃，陶瓷，混泥土，耐火材料等）；

②碳化物系列：其中SiC/Fe加工材料為鑄鐵，銅鋁合金零件；

③金剛石系列：加工材料為硬脆或超硬脆材料，如硬質(zhì)合金，陶瓷，玻璃和寶石等。

磁性磨料 SEM 圖

左：SiC磁性磨料；右：金剛石磁性磨料

二、磁性磨料的制備

目前磁性磨料的制備方法有很多，分類的話主要可分為：1）傳統(tǒng)的機(jī)械方法；2）化學(xué)方法；3）霧化快凝法；4）燒結(jié)法；5）粘結(jié)法。

其中，傳統(tǒng)機(jī)械方法的效果較差，一般不實用；化學(xué)方法（包括自蔓延燃燒法、復(fù)合鍍層法等）以及霧化快凝法存在控制難或成本高等問題；燒結(jié)法（包括熱壓燒結(jié)法、激光燒結(jié)法、電爐燒結(jié)法等）制備的磨料相與鐵磁體相有很好的結(jié)合強(qiáng)度，耐用度高，使用壽命長，但激光燒結(jié)法的成本較高；粘結(jié)法則制備方法相對簡單且加工成本低，但使用溫度較高時很可能會影響使用壽命。

總之，磁性磨料的制備技術(shù)是磁性研磨加工的核心問題，它的發(fā)展可以加速并促進(jìn)磁性研磨加工技術(shù)在實際生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。

資料來源：

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