Теплофизика и реология при полировании структурообратимым магниточувствительным инструментом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ АКАДЕМИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ КОМПЛЕКС "ИНСТИТУТ ТЕПЛО - И МАССООБМЕНА ИМ. А. В. ЛЫКОВА1

Р Г Б ОД

На правах рукописи УДК 536.24.+532.13]:621.795.2

ЛЕВИН Марк Львович

ТЕПЛОФИЗИКА И РЕОЛОГИЯ ПРИ ПОЛИРОВАНИИ СТРУКТУРООБРАТИМЫМ МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ИНСТРУМЕНТОМ

Специальность 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/

Минск - 1994

Работа выполнена в АКК "Институт тепло - и массообмена им. A.B. Лыкова" АН Беларуси.

Научный руководитель: доктор технических наук В.И. Кордонский

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

В.Ф. Медведев кандидат физико - математических наук В.Л. Колпащиков

Ведущая организация:

Белорусская государственная политехническая академия

Защита состоится " МА 9 1994 Г. В часов на заседании специализированного совета Д 006.I2.0I_ при АНК "ИТМО им. A.B. Лыкова" АН Беларуси по адресу: 220729, г. Минск, ГСП, ул. П.Бровки, 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АНК "ИТМО им. A.B. Лыкова" АН Беларуси

Автореферат разослан

«¿О ■■ Апр-ел^ 1994 Г.

Ученый секретарь специализированного совета, р

кандидат физико-математических наук т: Романов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 автоматизированного 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 MPC 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-

- з -

ологическими и теплофизичесними характеристиками;

- исследованы магнитные свойства магнитореологических суспензий в широком диапазоне концентраций (вплоть до 50%). Определено влияние форш частиц ферромагнитной дисперсной фазы на характер намагничивания MPC;

- 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 MPC в магнитном поле, в т. ч. при введении в MPC диамагнитных абразивных частиц;

- исследовано влияние концентрации и формы частиц ферромагнитной дисперсной фазы на теплофизические свойства магнитореологических суспензий в статических условиях и при сдвиговом течении MPC в магнитном поле ;

- созданы и изучены MPC с управляемыми температурным полем реологическими характеристиками;

- изучено влияние параметров процесса обработки на интенсивность сьема 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

1. Составы магнитореологического абразивного инструмента, имеющие различные теплофизические и реологические свойства.

2. Результаты экспериментальных исследований влияния формы частиц дисперсной ферромагнитной фазы на теплофизические и реологические свойства магнитореологического абразивного инструмента.

3. Разработка аналитической модели процесса теплопереноса от обрабатываемой поверхности в полировальный магнитореологический инструмент с учетом специфики его реологических и теплофизических свойств, приобретаемых в магнитном поле в зоне обработки.

4. Результаты экспериментальных исследований магнитных и реологических свойств MPC, 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 "Тепломассобмен - 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.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РА60ТИ

Во введении обоснована актуальность и практическая значимость применения магнитореологических суспензий в технологии финишной обработки поверхностей, указываются цели и задачи исследования, а также дается краткая характеристика работы.

В первой главе дан анализ существующих методов полирования с точки зрения обеспечения опитмального теплового режима в зоне обработки. Показано, что существующие методы не в состоянии обеспечить заданный температурный режим в зоне обраоотки и, как следствие, высокое качество поверхностей деталей, кроме того, не обеспечивается в полной мере отсутствие приповерхностного нарушенного слоя, высокая лучевая стойкость и термостойкость, высокая точность формомооб-разования. Применяемые cnçcoOu охлаждения поверхностей в процессе обработки технологически сложны и малоэффективны. Кроме того, традиционные технологические решения не обеспечивают точное управление формообразованием, минимальную величину микрошерохорватости и нарушенного слоя. Кратко изложена физическая сущность магнитореологи-ческого эффекта. Обосновывается перспективность использования маг-нитореологического эффекта для создания нового полировального инструмента, абразивные и теплофизические характеристики которого управляются магнитным полем. Показано, что магнитореологическое полирование является новым направлением в технологии финишной обработки поверхностей деталей различного назначения. Определены основные требования, предъявляемые к магнитным, реологическим и теплофизи-ческим свойствам магнитореологического абразивного инструмента.

Вторая глава посвящена исследованию магнитных и реологических свойств магнитореологического абразивного инструмента. Управление механическими свойствами магнитореологического абразивного инструмента определяется двумя факторами: силовым и структурным. Силовое воздействие обеспечивается созданием в зоне обработки неоднородного магнитного поля с градиентом, направленным нормально от поверхности детали. При этом величина давления со стороны объема магнитореоло-гической композиции на поверхность обрабатываемой детали определяется не только абсолютной величиной градиента поля, но и намагниченностью магнитореологической композиции, которую она приобретает в поле, действующем на зону обработки. С другой стороны, индуцируемая внешним полем в объеме магнитореологической абразивной композиции структура придает инструменту вязкопластичные (твердообразные) свойства, которые, в свою очередь, также зависят от магнитных свойств MPC. Механические и абразивные свойства полученного таким образом инструмента определяются, в конечном счете, магнитными

б -

свойствами магнитореологической композиции.

Экспериментальные исследования магнитных свойств MPC показали, что наличие диамагнитного абразивного наполнителя практически не влияет на величину намагниченности MPC. Перспективным направлением для повышнии эффективности и чувствительности магнитореологического абразивного инструмента к воздействию магнитного поля является применение частиц ферромагнитной дисперсной фазы несферической (анизо-диаметрической) формы. Показано, что в полях напряженностью < 80 кА/м магнитная восприимчивость MPC с анизодиаметрическими частицами ферромагнитной дисперсной фазы в 1,5 - 2,5 раза выше по сравнению с MPC на основе сферических частиц (рис. I).

Рис. I. Влияние концентрации ферромагнитной дисперсной фазы на отношение магнитных восприимчивосгей MPC с анизодиаметрическими и сферическими частицами. I - H = 3 кА/м ; 2 - 5кА/м; 3 -10 кА/М; 4-20 КА/М; 5-40 кА/м; 6-80 КА/М; 7 - 150 КА/М; 8-300 КА/М.

Получено феноменологическое уравнение статического намагничивания магнитореологических суспензий, на основании которого представляется возможным аналитически определить значения намагниченности МРС определенной концентрации в поле заданной напряженности:

I » I.-

H-*

о

1 - • Ie I » . (I)

J

где i. - намагниченность насыщения, кА/м; хо - начальная магнитная восприимчивость; H - напряженность магнитного поля, кА/м.

Показана роль тиксотропных свойств дисперсионных сред в создании седиментационно - и агрегативноустойчивых магнитореологических суспензий, обладающих заданными реологическими свойствами в зонах обработки и регенерации. Агрегагивная и седиментационная устойчивость магниточувствительных абразивных композиций обеспечивалась введением в дисперсионную среду веществ типа защитных коллоидов, образующих структурно - механические барьеры между частицами. Дисперсионная среда в этом случае становится структурированной, вплоть до приобретения вязкопластических свойств. Однако в зоне обработки изменение вязкости, вызванное тиксотропными свойствами суспензии, на несколько порядков меньше изменения вязкости, обусловленного воздействием магнитного поля.

В результате реологических исследований определены диапазоны оптимальных концентраций ферромагнитной дисперсной фазы в магнитореологических суспензиях с различными дисперсионными средами. Показано, что применение частиц ферромагнитной дисперсной фазы анизоди-аметрической формы дает прирост вязких напряжений в 3,5 раза выше по сравнению со сферическими в магнитных полях напряженностью < 80 кА/м (рис. 2).

Проведено моделирование элементарного акта взаимодействия абразивной частицы с поверхностью при магнитореологическом полировании с учетом реальных реологических свойств MPC в магнитном поле. Показано, что именно вязкопластичные свойства MPC создают предпосылки для закрепления зерен абразива в магнитореологической матрице инструмента.

Третья глава посвящена исследованию теплофизических свойств магнитореологического абразивного инструмента. На базе нестационарного метода определения теплофизических характеристик жидкотекучих сред получены значения коэффициентов теплопроводности магнитореологических суспензий на основе различных дисперсионных сред в широком

3.6 Ам< Дар

з 2.6 2 1.6

6 10 19 20 26 30 Ч>%

Рис. 2. Относительное приращение касательного напряжения сдвига MPC - А на основе анизодиаметрических частиц к сферическим при различных концентрациях во внешнем магнитном поле. I - н = 20 кА/м; 2-30 кА/м; 3-40 кА/м; 4- 50 кА/м; 5-80 кА/м.

диапазоне концентраций частиц ферромагнитной дисперсной фазы как сферической, так и анизодиаметрической формы, как в магнитном поле, так и в его отсутствие.

Экспериментально определены коэффициенты теплопроводности MPC в условиях сдвигового течения, так как именно такое течение реализуется при магнитореологическом полировании,' когда имеет место движение магнитореологического абразивного инструмента в зазоре между полируемой поверхностью и дном кюветы. Показано, что использование частиц ферромагнитной дисперсной фазы анизодиаметрической формы дает возможность увеличить коэффициент теплопроводности MPC по сравнению с частицами сферической формы на 30% - 40% в магнитных полях напряженностью < 80 кА/м (рис. 3) при прочих равных условиях (концентрация ферропорошка, напряженность магнитного поля).

Исследованы магнитные и реологические свойства MPC вблизи точки Кюри. Показано, что намагниченность MPC при температурах-, приближающихся к температуре Кюри, падает достаточно резко как для од- 9 -

\ I -о--4 -*; -в /

л I /

\ * \ | ' ! / J

< «- ! -у/yjf

Рис. 3. Влияние магнитного поля на относительный прирост коэффициента теплопроводности МРС - А за счет применения частиц ферромагнитной дисперсной фазы анизодиаметрической формы.I -Р = 2%; 2 - 5%; 3 - 10%.

покомпонентных, так и многокомпонентных композиций (рис. 4). Нагрев в магнитном поле при заданной скорости сдвига уменьшает приращение эффективной вязкости вплоть до полного вырождения магнитореологи-ческого эффекта (рис. 5).

Проведено описание процесса теплопереноса от обрабатываемой поверхности к полировальному магнитореологическому инструменту с учетом специфики его' реологических и теплофизических свойстр, приобретаемых в магнитном поле в зоне обработки. Дана аналитическая оценка температурного состояния магнитореологического абразивного инструмента и поверхности обрабатываемой детали в процессе полирования.

Для оценки температурного состояния, абразивной магнитореологи-ческой композиции в установившемся режиме течения рассматривается следующая модель процесса полирования (рис. б):

- течение происходит в цилиндриическом зазоре между неподвижной верхней поверхностью бэ, не соприкасающейся с абразивным инст-

- ю -

рументом и образующей виступ деталью эг, погруженной в нее, и вращающимся со скоростью VI =» I м/с кольцевым сосудом с магнитореоло-гической абразивной композицией

Рис. 4. Зависимость" намагниченности МРС - А с дисперсной фазой на основе никель - цинковых ферритов различного объемного содержания от температуры. I - Ъ = 5Г С, р = 10%; 2 - Т* = 71 .С, р = 10%; 3 - смесь, состоящая из двух ферритов № = 51 С, ч> = 10%) + (Т* = 71 °С, = 10%); 4 - смесь. состоящая из трех ферритов (Ъ = 30 С, р = 6,6%) + (Тк = 51 С, р = 6,6%) + (Тк = 7ГС, Р = 6,6%); 5 - Тк = 30°С, Р = 10%; 6 - смесь, „состоящая из двух ферритов (Тк = 30вС, р = 10%) + (Тк = 51 "С, р = 10%).

- область П1 характеризуется резким изменением теплофизичес-ких и реологических характеристик МРС (в поле и вне его);

- реологическая модель течения абразивной магнитореологичес-кой композиции может быть представлена уравнештем Шведова - Бингама

г = То + Ц'7,

- решение задачи в цилиндрической системе координат может быть приближенно заменено ее решением в декартовой системе путем пренебрежения эффектами кривизны, так как соотношение ширины коль-

цевого канала и внешнего его радиуса достаточно мало:

(Иг - « 0,12;

Па

120

100 во 60 40 20

1 — -1

1 1 ............Ч- -й......... -8

-X......-6- -б

А.

Т\. | >¡(^4 I

1 , ! ( ! ■ \ \ [\Гч.'

! | • [ X I ЧЬ т.

10

20

30

40

60

60

70 Т/С

Рис. Б. Зависимость максимального прироста касательных напряжений сдвига при т = 563,2 с в поле 60 кА/м МРС - А с дисперсной фазой на основе никель - цинковых ферритов различного объемного содержания от температуры. I- Т» = 51 °С, р= 10%; 2-смесь, состоящая из двух ферритов (Т*= 30 С, <р = 10%) + (Тк = 51°С, ч> = 10%); 3- смесь, состоящая из двух ферритов (Тк = 30°С, ч> = 10%) + (Тк= 51°С, <? = 10%); 4 - смесь, состоящая из трех ферритов (Тк = 30вС, р = 6,6%) + (Тк = 51вС, V = 6,6%) + (Тк = 71вС, ч> = 6,6%); 5 - Тк = ЗОвС, <р = 10%; 6 -Тк = 71°С, *> = 10%.

- решение уравнений двиижения жидкости в области о = г>1 + (ь сводимо к их решению в области П1, причем течение в плоской щели (11 считается установившимся, МРС несжимаемой, режим течения ламинарным (ие 5), концевые эффекты пренебрежимы. В результате имеем:

о

-§- = 0; то + д = С; У--й-.у, (2)

- балансная энергетическая модель может быть" представлена следующим образом. Тепловыделения происходят в области ш за счет вязкой диссипации абразивной магнитореологической композиции, а

также на поверхности детали эг в результате абразивного съема материала. Отвод тепловой энергии производится за счет естественной конвекции с поверхностей 31 и эз. в результате устанавливается некоторое распределение температуры в жидкости, причем температура Т« на входе в плоский канал П1 может быть отличной от температуры е» внешней среды йри их равенстве в начальный момент.

VI

1 - 1

Ьз

У/////М

бг

Пг МРС

Рис. 6. Схема для аналитического определения теплового взаимодействия тел при магнитореологическом полировании.

Тепловыделения происходят в области зоны обработки т за счет вязкой диссипации полировальной магнитореологической композиции и

с

на поверхности детали эг в результате абразивного съема материала. Отвод тепловой энергии производится за счет естественной конвекции с поверхностей вг и бз. в результате устанавливается некоторое распределение температуры в жидкости, причем температура Т» на входе в плоский канал га может быть отличной от температуры е» внешней среды при их равенстве в начальный момент. Для определения температуры абразивной магнитореологической композиции на входе в зону обработки запишем условие установления стационарного режима:

т(х = 0) - т(х - ь»), (з)

где Ьс - п- <т + 112).

В одномерном приближении уравнение энергии принимает вид /

где з»' = т-у - интенс:шность вязкого источника тепла; о = -

массовый расход жидкости по сечению К1 - Нг-^г - Ш); сР -удельная теплоемкость абразивной магнитореологической композиции; ыч - участки периметра сечения щелевого канала ш на поверхностях и Бг; а - коэффициент теплоотдачи во внешнюю среду. Таким образом имеем:

=[ [буйР + а- е.-Ь^ + Чр,-^] / О-Ср - а-Т^-1^/ О-Ср. (5) Г1

Решив уравнение (б) для условий, реализуемых в технологическом процессе, получим, что в установившемся режиме температура абразивной магнитореологической композиции на входе в зону обработки превышает температуру окружающей среды на 5,4 К. Аналогичная модель может быть применена и при исследовании конструкции с несколькими полируемыми деталями.

Для оценки температурного состояния МРС в зоне обработки в двумерном приближешш можно^воспользоваться представлением температуры в виде степенного разложения по поперечной координате у:

Т « Т1(х) + Тг(х)'у + Тз(х)-у2 + Т«(х)-у3 + ... (6)

Подставляя выражение (6) в уравнение теплопереноса, ограничивая ко-

личество членов третьим порядком:

р-у-С,-Ц- - Э, + (7)

х эу2

и приравнивая члены при одинаковых степенях у с учетом соотношения V = VI-у/нг, получаем систему уравнений относительно Т1(х):

<1Тз

" О, Эу + 2-А-Тз = О,

сЗТг „

(8)

. е-л-т., или - - и,.

Из граничных условий следуют 2 дополнительных соотношения: х-тг(х) = - тепловой поток с поверхности вг детали,

- (9)

Л ■ [Тг + 2-Нг-Тз + 3-НЗ-Т«] = - а-(Т1 + Нг-Тг +

+ н! тз + н!-т« - во) - тепловой поток, снимаемый вынужденной конвекцией с поверхности Б1.

В конечном виде для условий исследуемой'задачи получаем:

Т1 - 802,2 + с-е"0'0071" . (10)

В силу малости показателя экспоненты Т1 можно представить в виде: Т1 = 802,2 + С-(1 - 0,00717-х). (11)

Перепад температур' между поверхностью стеклянной пластины (на ее середине) и потоком магнитореологической абразивной композиции на расстоянии 0,8 мм от обрабатываемой поверхности составляет 2,6 К. Температура обрабатываемой поверхности в середине детали - 302,4 К.

Таким образом показано', что при обработке деталей магниторео-логическим инструментом температура обрабатываемой поверхности и, следовательно, тепловое напряжение приповерхностного слоя минимально по сравнению с применением традиционных способов финишной.обработки.

В четвертой главе экспериментально определена область напря-

женности магнитного поля и восприимчивости MPC, которые обеспечивают интенсивный съем материала при магнитореологическом полировании. Определенные опытным путем температуры на поверхности обрабатываемой детали и в потоке магнитореологического полировальника удовлетворительно согласуются с полученными ранее расчетным путем.

Экспериментально определено, что в неоднородном магнитном поле производительность процесса обработки в 4 - 5 раз выше, чем в однородном (рис. 7).

Рис. 7. Зависимость - интенсивности обработки при магнитореологическом полировании образца из оптического стекла К8 от степени однородности магнитного поля и величины его напряженности.I-неоднородное магнитное поле; 2 - однородное магнитное поле.

Определены оптимальные диапазоны концентраций ферромагнитной дисперсной фазы MPC с различными типами дисперсионных сред и их влияние на качественные показатели обработанных поверхностей. Исследовалась интенсивность съема материала q с поверхности детали и качество полированной поверхности t. Обобщенная оценка качества процесса полирования поверхности определялась по интегральной характеристике (рис. 8):

e=q/t (12)

Рис. 8. Зависимость качества обработки поверхности сферической оптической детали от концентрации ферромагнитной дисперсной фазы в магнитореологической абразивной композиции. 1-е дисперсионной средой на основе органического масла; 2-е дисперсионной средой на основе водне - глицериновой смеси.

Представлены результаты прецизионной обработки поверхностей деталей из материалов, используемых в высокотехнологичных машинах, механизмах и оборудовании'.

Суперфинишной обработке при помощи магнитореологического поли ровального инструмента были подвергнуты детали, изготовленные из материалов, применяемых в последнее время в высоких технологиях. Результаты указанной обработки приведены в таблице I.

Данные, приведенные в таблице I, свидетельствуют о том, что суперфинишная обработка магнитореологическим абразивным инструментом позволяет получать качество обработанных поверхностей, отвечающее требованиям современных высоких технологий.

Таблица I. Результаты обработки поверхностей деталей из различных материалов при помощи магнитореологического полировального инструмента.

Материал напряженность поля в зоне обработки Н,КА/М начальная шероховатость R.,MKM Скорость вращ. кюветы об мин Скорость вращ. детали об мин Конечная шероховатость R«,MKM производительность q, мкм/мин

Селенид цинка 200 2-Ю"2 320 8 12,8-Ю"4 0,08-0,1

Арсенид галлия 240 65-Ю"2 380" 15 IO-IO"' 0,34

Лейкосапфир 230 1,5-Ю"2 270 15 25-10"4 ^0,02

Кварц 220 30-10"2 270 15 40-10"4 0,15

Углеситалл 250 25-10"2 270 1500 150*10"4 0,15

Керамика (SI3N») 250 25-10'2 300 1500 80-10" 4 0,1

Стекло ТФ-10 200 . 9-Ю"2 300 15 ' 6,8-10" . 0,5

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследованы магнитные, реологические и теплофизические свойства MPC с различными дисперсионными средами, используемые в качестве рабочих сред при магнитореологическом полировании в широком диапазоне концентраций (вплоть до 50%) как в статических условиях, так и в условиях сдвигового течения. Показано; что с точки зрения "управляемости" наилучшими являются MPC с концентрацией ферромагнитной дисперсной фазы 10 - 25%.

2. Определено влияние формы частиц ферромагнитной дисперсной фазы на характер намагничивания и теплопереноса в абразивных MPC. Показано, что в полях напряженностью <80 кА/м магнитная восприимчивость MPC с анизодиаметрическими частицами ферромагнитной дисперсной фазы в 1,5 - 2,5 раза выше по сравнению с MPC на основе сферических частиц, прирост вязких напряжений выше 3,5 раза, коэффициент теплопроводности при сдвговом течении увеличивается на 30 -

- in -

3. Экспериментальное ' моделирование акта взаимодействия абразивного зерна, "вмороженного1! в магнитореологическую матрицу, с обрабатываемой поверхностью показало, чго при магнитореологическом полировании определяющую роль в абразивном съеме материала играют вязкопластичные свойства MPC, приобретаемые в магнитном поле в зоне обработки.

4. Выполнено описание процесса теплопереноса от обрабатываемой поверхности к полировальному магнитореологическому инструменту с учетом специфики его реологических и теплофизических свойств, характерных для зоны обработки. Показано,.что реологические и тепло-физические свойства рабочей среды обеспечивают технологически приемлемый температурный режим обработки.

5. Исследованы магнитные и реологические свойства абразивных MPC вблизи точки Кюри. Показано, что за счет соответствующего подбора ферромагнитной дисперсной фазы с температурой Кюри, лежащей в области критических температур полирования, можно получить дополнительную возможность для управления диссипацией энергии и температурным режимом в зоне обработки.

6. Определено, что интенсивность процесса обработки зависит не только от величины напряженности магнитного поля, но и градиента поля вдоль нормали к обрабатываемой поверхности.

7.Определены диапазоны оптимальных концентраций ферромагнитной дисперсной фазы в абразивных MPC с различными дисперсионными средами: на основе органического масла - 16-25%,■ на основе водно - глицериновой смеси - 9-13%.

Основные результаты данной работы изложены в следующих публикациях:

1. Глеб Л.К., Городкин Г.Р., Кордонский В.И., Левин М.Л., Прохоров И.В. Полировальный инструмент с управляемыми абразивными свойствами на основе намагничивающихся сруктурообратимых зддкбстей // Теплофизика и гидрогазодинамика-90.-Минск,1990.- С.25-27.-(Сб. науч.тр./ИТМО АН БССР).

2. Левин. М.Л., Прохоров И.В. Исследование концентрационных зависимостей реологических и теплофизических параметров магнитореоги-

ческих суспензий при сдвиговом течении во внешнем магнитном поле // ТепломассобменММФ - 92: Тепломассобмен в реологических системах. Т.6. - Минск: АНН »ИТМО' им. A.B. Лыкова" AHB, 1992. -С.216 - 220.

3. Прохоров И.В., Городкин O.P., Глеб Л.К., Левин М.Л. Магнитореоло-гические композиционные материалы в технологии обработки поверхностей // Груды шестой национальной конференции по механике и технологии композиционных материалов (София, 14 - 16 октября 1991). - София, 1991. - С.354 - 355.

4. Глеб Л.К., Городкин Г.Р., Прохоров И.В., Левин М.Л. Структурооб-ратимые магниточувствительные ' среды для суперпрецизионной обработки поверхностей // Реофизика и теплофизика неравновесных систем.- 4.1. Неравновесные процессы в гетерогенных средах: Материалы Междунар. школы- семинара (май, 1991 г.).-Минск: "АНК ИТМО им.А.В. Лыкова АН БССР", 1991.- C.II3-H7.

5. Prokhorov I.V., Kordonsky V.l., Gleb L.K., Gorodkin G.R., Levin M.L. New High-Preicsion Magnetorheological Instrument - Based Method of Polishing Optics // Optical Fabrication Ь Testing - Workshop, 1992 Technical Digest Series, Boston, Massachusetts, 1992. - P.134 - 136.

6. Левин М.Л.,-Прохоров И.В., Федяй A.B. О влиянии концентрации ферромагнитного наполнителя на величину магнитовязкого эффекта // Тез. докл. 16-го симпозиума "Реология - 92" (28 сент. - 2 окт. 1992 г.) / Днепропетровск: Пороги, 1992. '- С.195.

7. Рудник Л.В., Левин М.Л., Городкин Г.Р. Прецизионное полирование конструкционной нитридокремниевой керамики магниточувствительным

. структурообратимым инструментом // Порошковая металлургия. -Минск, 1993. - Вып. 17.- С.37 - 43.

8. Положительное решение по заявке N 4915593/24 (012655) от 22.11.90. Способ регулирования вязкости жидкости магнитным полем / Кордонский В.И., Прохоров И.В., Левин М.Л.^ Толмасский И.С., Кузьмина Ю.К.

- 2П -