一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法，所述抛光装置包括：机架；涡流空化器，设置在机架上，用于对抛光液进行空化，所述涡流空化器包括：汇流腔；锥形收缩腔；出流管，所述出流管的下端设置有多个放置槽，放置槽相对于出流管的轴线等角度地设置在同一圆周上，在每个所述放置槽内设置有磁瓦，所述磁瓦采用永磁体制成；集液槽，可旋转地设置在机架上，用于盛放磁流变液；工件盘，设置在集液槽内，所述工件盘和所述涡流空化器能够相对在XYZ空间内移动。本发明专利技术涉及的抛光方法结合了涡流空化效应、芬顿反应以及磁流变效应，能够达到更好的抛光效果，所设计的基于涡流空化的化学磁流变抛光装置可较好地实现本发明专利技术中涉及的抛光方法。中涉及的抛光方法。中涉及的抛光方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法


[0001]本专利技术涉及属于磁流变的应用领域，尤其涉及一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法。

技术介绍

[0002]空化现象发生于流体压力低于其饱和蒸气压区域，压力升高将促使空化泡溃灭并产生瞬时高温、高压、强冲击波和高速微射流等极端物理环境。声空化和水力空化是较为常见的空化方法，但声空化范围小，且空泡不会随流体发生整体迁移运动；文丘里管和孔板是常用的两种水力空化装置，在污水处理等领域应用广泛。Gogate等将水力空化与芬顿、光芬顿、光解和光催化四种方法协同以降解有害物，结果表明水力空化和芬顿反应的协同效果最佳。Rajoriya研究水力空化与Fe
2+
、H2O2、O3等氧化剂结合后对活性蓝13的降解发现，空化与Fe
2+
相互作用后增加了溶液中的
·
OH，提高了污染物的降解率。上述研究结果表明，空化泡在溃灭时产生的极端物理环境促使了水分子裂解，提高了芬顿反应中
·
OH的产率。但受文丘里管和孔板结构限制，空化泡群的运动受射流驱动而逐渐发散，导致空化泡群不能形成良好的聚焦，降低了空化泡到达目标面域的浓度。
[0003]涡流空化是另一种典型的水力空化技术，利用液体在旋流腔内高速旋转运动而形成空间漩涡，漩涡中心为低压区，当该区域压力低于抛光液的饱和蒸气压而产生空化。通过调控入口速度、压力和抛光液的流变特性等参数可实现涡流空化强度的调控。空化泡群能够在中心漩涡的牵引下发生迁移，具有较为准直的输运轨迹(即聚束稳定性)，减少空化泡群的发散。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置及方法，结合了涡流空化效应、芬顿反应和磁流变效应，能够达到更好的抛光效果。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，包括：
[0006]机架；
[0007]涡流空化器，设置在机架上，用于对抛光液进行空化，所述涡流空化器包括：汇流腔，在所述汇流腔的顶部设置有入流口，抛光液从所述入流口进入；锥形收缩腔，上端与所述汇流腔连通，汇流腔与所述锥形收缩腔同轴设置，所述锥形收缩腔的靠近下端的部分从上到下直径逐渐缩小；出流管，其上端与所述锥形收缩腔的下端连通，所述出流管的下端设置有多个放置槽，多个放置槽相对于出流管的轴线等角度地设置在同一圆周上，在每个所述放置槽内设置有磁瓦，所述磁瓦采用永磁体制成；
[0008]集液槽，可旋转地设置在机架上，用于盛放磁流变液；
[0009]工件盘，设置在集液槽内，所述工件盘和所述涡流空化器能够相对在XYZ空间内移动。
[0010]优选地，所述汇流腔和锥形收缩腔采用引流管连通，所述引流管具有多个，每个引流管的上端与所述汇流腔连通，下端与所述锥形收缩腔连通，汇流腔中的抛光液从引流管进入到锥形收缩腔中，每个引流管的轴线倾斜设置且多个引流管的轴线与汇流腔的轴线的夹角相同，俯视观察时，多个引流管的上端和下端均位于同一圆周上且该圆周的圆心位于所述汇流腔的轴线上。
[0011]优选地，在所述汇流腔内设置有引导柱，所述引导柱的轴线与所述入流口的轴线共线，所述引导柱的上端呈锥形。
[0012]优选地，所述抛光液为水、FeSO4、H2O2的混合溶液。
[0013]优选地，还包括供液与压力检测系统，所述供液与压力检测系统包括用于盛放抛光液的盛放桶、增压泵，所述增压泵的进液口通过管道与所述盛放桶连通，所述增压泵的出液口通过管道与所述涡流空化器的入流口连通，在连接增压泵与入流口之间的管道上设置有压力检测传感器，所述集液槽通过回流管道与盛放桶连通，在所述回流管道上设置有过滤器。
[0014]本专利技术还提供了一种抛光方法，使用上述基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，包括如下步骤：
[0015]步骤一、根据加工对象的特点，配制抛光液和磁流变液；
[0016]步骤二、将工件安装到工件盘上；
[0017]步骤三、向集液槽中倒入一定量的磁流变液，使磁流变液能够淹没所述工件；
[0018]步骤四、移动空化机构和工件，使出流管的下端插入到磁流变液的液面以下并移动到预定位置，出流管下端的磁瓦通过吸附磁流变液中的磁性颗粒形成柔性抛光垫，相邻磁瓦形成的抛光垫之间具有间隙；
[0019]步骤五、供液与压力检测系统启动，增压泵向涡流空化器输送具有一定压力的抛光液；
[0020]步骤六、涡流空化器将抛光液空化，带有空化泡的空化液从涡流空化器的出流管喷出后恢复到常压，空化液内部的空化泡发生溃灭，产生空化化学效应，加速抛光液中的H2O和H2O2生成羟基自由基
·
OH；
[0021]步骤七、空化液中的
·
OH对工件表面进行改性使工件表面形成软质层，并且空化泡溃灭时产生的微冲击波和高速微射流会冲击工件表面改性层，实现工件表面材料去除；
[0022]步骤八、涡流空化器的出流管下端形成的磁流变柔性抛光垫内部的磁链串将对步骤七中已改性表面的材料进行机械去除；
[0023]在执行步骤六、七和八时，涡流空化器出流管相对工件在水平面内沿着预定的轨迹移动，工件沿着预定的速度旋转，在移动的同时，位于所述间隙内的非磁性磨削材料对工件表面进行磨削。。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术将空化效应、芬顿反应以及磁流变效应结合起来对工件进行抛光打磨，能够达到更好的抛光效果。所述空化效应采用的是涡流空化，采用多流体切向汇流形成中心高速低压的漩涡结构，无需高压和超声设备，这样能够使涡流更加集中，形成的空化泡运动更加稳定，稳定流动的涡流能够尽可能地避免空化泡附壁后提前溃灭，提高抛光面域空化泡的浓度，最大限度提升抛光效率。涡流空化产生的化学效应、H2O2与Fe
2+
间的芬顿反应，增
加了抛光液中的
·
OH生成速率和浓度，提高了工件表面改性速率，同时空化泡溃灭时产生的微射流强冲击作用增加了对软质层的机械去除，起到了双重增效的抛光效果。
附图说明
[0026]图1是根据本专利技术的一个优选实施例的原理图；
[0027]图2和3是涡流空化器的结构图。
具体实施方式
[0028]以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0029]实施例一
[0030]如图1所示，一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置包括机架1、设置在机架1上的用于对抛光液进行空化的涡流空化器2、设置在机架1上的用于盛放磁流变液的集液槽3、设置在集液槽3内的用于放置工件100的工件盘4，所述集液槽3可旋转地设置在机架1上进而能够带动所述工件盘4上的工件100旋转，同时所述集液槽3与所述涡流空化器2能够相对在XYZ空间内移动，以实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，包括：机架；涡流空化器，设置在机架上，用于对抛光液进行空化，所述涡流空化器包括：汇流腔，在所述汇流腔的顶部设置有入流口，抛光液从所述入流口进入；锥形收缩腔，上端与所述汇流腔连通，汇流腔与所述锥形收缩腔同轴设置，所述锥形收缩腔的靠近下端的部分从上到下直径逐渐缩小；出流管，其上端与所述锥形收缩腔的下端连通，所述出流管的下端设置有多个放置槽，多个放置槽相对于出流管的轴线等角度地设置在同一圆周上，在每个所述放置槽内设置有磁瓦，所述磁瓦采用永磁体制成；集液槽，可旋转地设置在机架上，用于盛放磁流变液；工件盘，设置在集液槽内，所述工件盘和所述涡流空化器能够相对在XYZ空间内移动。2.根据权利要求1所述的一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，所述汇流腔和锥形收缩腔采用引流管连通，所述引流管具有多个，每个引流管的上端与所述汇流腔连通，下端与所述锥形收缩腔连通，汇流腔中的水基抛光液从引流管进入到锥形收缩腔中，每个引流管的轴线倾斜设置且多个引流管的轴线与汇流腔的轴线的夹角相同，俯视观察时，多个引流管的上端和下端均位于同一圆周上且该圆周的圆心位于所述汇流腔的轴线上。3.根据权利要求1所述的一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，在所述汇流腔内设置有引导柱，所述引导柱的轴线与所述入流口的轴线共线，所述引导柱的上端呈锥形。4.根据权利要求1所述的一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，所述抛光液为水、FeSO4、H2O2的混合溶液。5.根据权利要求1
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4任一项所述的一种基于涡流空化的化学磁流变抛光装置，其特征在于，还包括供液与压力检测系统，所述供液与压力检测系统包...

【专利技术属性】
技术研发人员：付有志，赵玉洁，林殷铧，肖苏华，梁华卓，朱奕玮，
申请(专利权)人：广东技术师范大学，
类型：发明
国别省市：