RU2461087C1 - Fluid composition having magnetorheological properties - Google Patents
Fluid composition having magnetorheological properties Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461087C1 RU2461087C1 RU2011123420/07A RU2011123420A RU2461087C1 RU 2461087 C1 RU2461087 C1 RU 2461087C1 RU 2011123420/07 A RU2011123420/07 A RU 2011123420/07A RU 2011123420 A RU2011123420 A RU 2011123420A RU 2461087 C1 RU2461087 C1 RU 2461087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluid composition
- magnetorheological
- particles
- abrasive
- carbonyl iron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к составам текучих композиций, реагирующих на действие магнитного поля резким изменением их реологических свойств, и может найти применение в машиностроении, робототехнике, для управления течением рабочей жидкости в гидравлических устройствах (демпферах, вибраторах, приводах и т.д.), приборостроении, в частности, для финишной обработки оптических поверхностей в магнитном поле.The invention relates to compositions of fluid compositions that respond to the action of a magnetic field by a sharp change in their rheological properties, and can find application in mechanical engineering, robotics, for controlling the flow of a working fluid in hydraulic devices (dampers, vibrators, drives, etc.), instrumentation, in particular, for finishing optical surfaces in a magnetic field.
Использование магнитореологической жидкости в качестве полировального материала позволяет значительно улучшить качество поверхности оптических деталей и повысить производительность обработки. Так как полировальный материал формируется магнитным полем в зоне обработки, то существенно снижаются трудозатраты на его изготовление (технология изготовления магнитореологической жидкости проста по сравнению с производством твердых смоляных полировальных форм). При полировании с использованием магнитореологического полировального материала его форму задает сама полируемая деталь, поэтому отсутствуют ограничения на форму обрабатываемой поверхности и появляется возможность обработки сложных асферических поверхностей.The use of magnetorheological fluid as a polishing material can significantly improve the surface quality of optical parts and increase processing productivity. Since the polishing material is formed by a magnetic field in the processing zone, the labor costs for its manufacture are significantly reduced (the manufacturing technology of magnetorheological liquid is simple compared to the production of solid resin polishing forms). When polishing using magnetorheological polishing material, the polished part sets its shape, therefore there are no restrictions on the shape of the surface being treated and it becomes possible to process complex aspherical surfaces.
Известен состав для структурообратимого полировального инструмента для обработки оптического стекла [1], содержащий, мас.%:A known composition for structure-reversible polishing tools for processing optical glass [1], containing, wt.%:
Данный состав за счет применения полирита в качестве абразива позволил интенсифицировать процесс обработки оптических деталей.This composition due to the use of polite as an abrasive allowed to intensify the processing of optical parts.
Однако наличие в составе керосина и воды не позволяет получить однородную смесь.However, the presence of kerosene and water in the composition does not allow to obtain a homogeneous mixture.
Известна магнитореологическая текучая композиция на водной основе [2], содержащая, об.%:Known magnetorheological fluid composition based on water [2], containing, vol.%:
Рецептура этой жидкости разработана исходя из условий обеспечения скорости уноса обрабатываемого материала (2-3) мк/мин, что на порядок выше, чем при использовании известных ранее полировальников, и позволяет получить конечную микрошероховатость поверхности - 10 Å.The formulation of this fluid was developed on the basis of conditions for ensuring the ablation rate of the processed material (2-3) μ / min, which is an order of magnitude higher than when using previously known polishing pad, and allows to obtain a final surface roughness of 10 Å.
Однако практика эксплуатации магнитореологической жидкости выше приведенного состава в условиях постоянной циркуляции и перемешивания в контакте с воздухом показала, что на определенном этапе возникает проблема «времени жизни», связанная с необратимыми изменениями (коррозией) частиц карбонильного железа при контакте их поверхности с водой. Кроме того, образование окисей и гидроокисей на поверхности частиц произвольно изменяет условия на границе раздела фаз твердое тело - жидкость, что, в свою очередь, сказывается на реологических свойствах магнитореологических жидкостей и качестве обработки поверхности оптической детали [3].However, the practice of operating a magnetorheological liquid of the above composition under conditions of constant circulation and mixing in contact with air has shown that at a certain stage there arises a “lifetime” problem associated with irreversible changes (corrosion) of carbonyl iron particles upon contact of their surface with water. In addition, the formation of oxides and hydroxides on the particle surface arbitrarily changes the conditions at the solid – liquid interface, which, in turn, affects the rheological properties of magnetorheological liquids and the quality of surface treatment of the optical part [3].
Известна текучая композиция с магнитореологическими свойствами [4] (протопип), в которую с целью увеличения «времени жизни» или, иначе, времени работоспособности введена дополнительная составляющая - гексаметафосфат натрия. Такая жидкость содержит, об.%:Known fluid composition with magnetorheological properties [4] (protopip), in which in order to increase the "lifetime" or, otherwise, the working time introduced an additional component - sodium hexametaphosphate. Such a liquid contains, vol.%:
Такой состав позволил увеличить «время жизни» магнитореологической жидкости с 5 до 15 суток.This composition allowed to increase the "life time" of magnetorheological fluid from 5 to 15 days.
Современные требования к оптическим изделиям предусматривают получение более качественной обрабатываемой поверхности, т.е. показатель среднеквадратичной микрошероховатости поверхности должен быть менее 10 Å.Modern requirements for optical products provide for a better machined surface, i.e. the root mean square surface roughness should be less than 10 Å.
Задачей настоящего изобретения является повышение показателей качества обрабатываемой поверхности за счет достижения значений среднеквадратичной микрошероховатости 2-5 Å.The objective of the present invention is to improve the quality of the processed surface by achieving values of the root mean square micro roughness of 2-5 Å.
Поставленная задача решается следующим образом. В известной текучей композиции с магнитореологическими свойствами, содержащей частицы карбонильного железа, глицерин, карбонат натрия, гексаметафосфат натрия и воду, согласно изобретению, в качестве абразива используют наноразмерные частицы алмаза при следующем соотношении компонентов, об.%:The problem is solved as follows. In the known fluid composition with magnetorheological properties containing carbonyl iron particles, glycerin, sodium carbonate, sodium hexametaphosphate and water, according to the invention, nanosized diamond particles are used as an abrasive in the following ratio of components, vol.%:
Использование в качестве абразива наноразмерных частиц алмаза вместо оксида церия позволит улучшить качество обрабатываемой поверхности и добиться микрошероховатости 2-5 Å.The use of nanosized diamond particles as an abrasive instead of cerium oxide will improve the quality of the treated surface and achieve a microroughness of 2-5 Å.
Предлагаемую текучую композицию получают следующим образом. В соответствии с рецептурой в дистиллированную воду добавляют глицерин, карбонат натрия, гексаметафосфат натрия и размешивают до полного растворения компонентов. В полученный раствор (водную основу) добавляют навески порошков карбонильного железа и абразива (частицы алмаза). Тщательно смешивают в течение 2 часов до получения однородной композиции.The proposed fluid composition is prepared as follows. In accordance with the formulation, glycerol, sodium carbonate, sodium hexametaphosphate are added to distilled water and stirred until the components are completely dissolved. Samples of carbonyl iron and abrasive powders (diamond particles) are added to the resulting solution (water base). Mix thoroughly for 2 hours until a homogeneous composition is obtained.
В приведенных ниже примерах рассматриваются различные составы заявляемой текучей композиции, а в таблице приведены сравнительные характеристики их свойств, поскольку кроме основного показателя их пригодности - качества обработанной поверхности оптической детали, к ним, с точки зрения работоспособности, предъявляются обязательные требования по седиментационной устойчивости; невысокой вязкости вне поля для обеспечения необходимых гидравлических условий движения жидкости; стабильности реологических свойств во времени и отсутствию агломератов из частиц дисперсной фазы, засоряющих гидроканал; величине касательного напряжения сдвига в магнитном поле в заданных пределах.In the examples below, various compositions of the claimed fluid composition are considered, and the table shows the comparative characteristics of their properties, since in addition to the main indicator of their suitability - the quality of the processed surface of the optical part, they, from the point of view of working capacity, have mandatory requirements for sedimentation stability; low viscosity outside the field to provide the necessary hydraulic conditions for fluid movement; the stability of rheological properties over time and the absence of agglomerates from particles of a dispersed phase clogging the hydrochannel; the value of the shear stress of a shear in a magnetic field within specified limits.
Образец 1 (прототип). Соотношение компонентов следующее, об.%:Sample 1 (prototype). The ratio of the components is the following, vol.%:
Образец 2. Соотношение компонентов следующее, об.%:Sample 2. The ratio of the components is the following, vol.%:
Образец 3. Соотношение компонентов следующее, об.%:Sample 3. The ratio of the components is the following, vol.%:
Образец 4. Соотношение компонентов следующее, об.%:Sample 4. The ratio of the components is the following, vol.%:
В эксперименте использовалось карбонильное железо марки Р-10 (Россия), абразив - окись церия (США), наноразмерный порошок алмаза (США, Strans Chemical Corporation, I1).In the experiment, carbonyl iron of the P-10 grade (Russia) was used, abrasive was cerium oxide (USA), nanosized diamond powder (USA, Strans Chemical Corporation, I1).
Измерения начальной (без воздействия магнитного поля) вязкости магнитореологической жидкости выполнены на вискозиметре. Константа седиментации жидкостей, помещенных в мерную пробирку, оценивалась по скорости оседания частиц железа. Микрошероховатость обработанной поверхности оптических деталей определялась на атомно-силовом микроскопе марки NT-206. Результаты измерений приведены в таблице.Measurements of the initial (without exposure to a magnetic field) viscosity of the magnetorheological fluid were carried out on a viscometer. The sedimentation constant of liquids placed in a measuring tube was estimated by the sedimentation rate of iron particles. The microroughness of the processed surface of the optical parts was determined using an NT-206 atomic force microscope. The measurement results are shown in the table.
Таким образом, как показали результаты измерения, предлагаемое изобретение позволяет сохранить для предложенной магнитореологической жидкости показатели как у прототипа - «время жизни» - 15 суток, седиментационную устойчивость, чувствительность к магнитному полю и, помимо этого, добиться улучшения показателей обработки оптических деталей в 4 раза и дополнительно уменьшить начальную вязкость в 2 раза. Уменьшение количества алмазного порошка (<0,001 об.%) ухудшает качество полируемой поверхности. Увеличение концентрации алмазного порошка нецелесообразно, т.к. не происходит уменьшения микрошероховатости поверхности оптической детали, но увеличивается стоимость магнитореологической жидкости.Thus, as shown by the measurement results, the present invention allows you to save for the proposed magnetorheological fluid indicators as in the prototype - "lifetime" - 15 days, sedimentation stability, sensitivity to the magnetic field and, in addition, to achieve an improvement in the processing of optical parts by 4 times and further reduce the initial viscosity by 2 times. A decrease in the amount of diamond powder (<0.001 vol.%) Affects the quality of the polished surface. An increase in the concentration of diamond powder is impractical because there is no decrease in the surface roughness of the optical part, but the cost of the magnetorheological fluid increases.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. СССР №2034693, МПК B24D 3/34, публ. 1995 г.1. A.S. USSR No. 2034693, IPC B24D 3/34, publ. 1995 year
2. Патент США №5804095, МПК В24В 31/00, публ. 1996 г.2. US Patent No. 5804095, IPC B24B 31/00, publ. 1996 year
3. Мацепуро А.Д., Новикова З.А., Городкин С.Р., Кордонский В.И. Стабилизация водных магнитореологических жидкостей // Тепло- и массоперенос - 98/99. Минск, АНК «ИТМО им. А.В.Лыкова», НАНБ, 1999, стр.72-76.3. Matsepuro A.D., Novikova Z.A., Gorodkin S.R., Kordonsky V.I. Stabilization of water magnetorheological liquids // Heat and Mass Transfer - 98/99. Minsk, ANK "ITMO them. A.V. Lykova ”, NASB, 1999, pp. 72-76.
4. Патент BY 11595, МПК H01F 1/44, 2007 (прототип).4. Patent BY 11595, IPC H01F 1/44, 2007 (prototype).
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BYA20110595 | 2011-05-06 | ||
BY20110595 | 2011-05-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2461087C1 true RU2461087C1 (en) | 2012-09-10 |
Family
ID=46939067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011123420/07A RU2461087C1 (en) | 2011-05-06 | 2011-06-08 | Fluid composition having magnetorheological properties |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2461087C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808226C1 (en) * | 2023-09-04 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Composition of magnetorheological suspension for finishing optical elements based on water-soluble crystals |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5354488A (en) * | 1992-10-07 | 1994-10-11 | Trw Inc. | Fluid responsive to a magnetic field |
SU1783714A1 (en) * | 1988-06-10 | 1995-03-20 | Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова | Method for part polishing |
RU2034693C1 (en) * | 1988-06-23 | 1995-05-10 | Леонид Константинович Глеб | Composition for polisher having reversible structure for processing of organic glass |
US5804095A (en) * | 1995-10-16 | 1998-09-08 | Byelocorp Scientific, Inc. | Magnetorheological fluid composition |
US6561874B1 (en) * | 2000-11-22 | 2003-05-13 | Qed Technologies, Inc | Apparatus and method for abrasive jet finishing of deeply concave surfaces using magnetorheological fluid |
RU2366676C2 (en) * | 2007-07-05 | 2009-09-10 | Александр Валентинович Берш | Compositional ferroabrasive powder and method for obtaining same |
-
2011
- 2011-06-08 RU RU2011123420/07A patent/RU2461087C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1783714A1 (en) * | 1988-06-10 | 1995-03-20 | Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова | Method for part polishing |
RU2034693C1 (en) * | 1988-06-23 | 1995-05-10 | Леонид Константинович Глеб | Composition for polisher having reversible structure for processing of organic glass |
US5354488A (en) * | 1992-10-07 | 1994-10-11 | Trw Inc. | Fluid responsive to a magnetic field |
US5804095A (en) * | 1995-10-16 | 1998-09-08 | Byelocorp Scientific, Inc. | Magnetorheological fluid composition |
US6561874B1 (en) * | 2000-11-22 | 2003-05-13 | Qed Technologies, Inc | Apparatus and method for abrasive jet finishing of deeply concave surfaces using magnetorheological fluid |
RU2366676C2 (en) * | 2007-07-05 | 2009-09-10 | Александр Валентинович Берш | Compositional ferroabrasive powder and method for obtaining same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808226C1 (en) * | 2023-09-04 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Composition of magnetorheological suspension for finishing optical elements based on water-soluble crystals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5860587B2 (en) | Polishing silica sol, polishing composition, and method for producing polishing silica sol | |
KR101313768B1 (en) | Nano-diamond dispersion liquid and method of manufacturing the same | |
CN103937414B (en) | A kind of precise polishing solution of hard disc of computer disk substrate | |
CN102190962A (en) | Polishing composition and polishing method using the same | |
JP7116872B2 (en) | In-situ generation of aqueous, semi-aqueous, and non-aqueous slurry suspensions of viscous particles for separating and suspending inert and abrasive particles in dispersion media | |
CN105368324A (en) | Oily diamond grinding lubricant | |
Saraswathamma et al. | Rheological behaviour of Magnetorheological polishing fluid for Si polishing | |
TW201241171A (en) | Water-soluble working fluid for fixed abrasive grain wire saw | |
Akbari et al. | An investigation on stability, electrical and thermal characteristics of transformer insulting oil nanofluids | |
JP2012248594A (en) | Abrasive | |
Peng | Chemical mechanical polishing of steel substrate using aluminum nanoparticles abrasive slurry | |
JP6646436B2 (en) | Method for producing silica dispersion | |
RU2461087C1 (en) | Fluid composition having magnetorheological properties | |
JP6960328B2 (en) | Polishing composition | |
Saraswathamma | Magnetorheological finishing: a review | |
KR101118625B1 (en) | Water soluble cutting fluid | |
Cao et al. | Investigation into rheological properties of magnetorheological polishing slurry using α-cellulose as an additive agent and its polishing performance | |
CN114456716B (en) | Aluminum oxide polishing solution for polishing sapphire and preparation method thereof | |
CN108822738A (en) | A kind of coloured glaze chemical polishing solution | |
JP6141482B1 (en) | Nanobubble-containing inorganic oxide fine particle dispersion, abrasive containing the same, and production method thereof | |
CN112646496A (en) | Magnetorheological polishing solution containing nano mixed polishing powder and preparation method thereof | |
CN106675518A (en) | Rare earth grinding fluid | |
Chen et al. | Effects of surfactants on the chemical mechanical polishing performance of a-plane sapphire substrates | |
JP2018127375A (en) | Blast furnace slag fine powder and cement composition | |
JP5483815B2 (en) | Wrapping agent composition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160609 |