Магнитно-абразивная обработка (МАО) (англ. magnetic-abrasive machining, нем. Magnetschleifbearbeitung) — абразивная обработка, осуществляемая при движении заготовки и абразивных зерен относительно друг друга в магнитном поле (согласно ГОСТ 23505-79 «Обработка абразивная. Термины и определения»).
Сущность магнитно-абразивной обработки заключается в том, что порошковая ферромагнитная абразивная масса, уплотненная энергией магнитного поля, осуществляет абразивное воздействие на обрабатываемую деталь.
Магнитно-абразивным способом можно успешно обрабатывать поверхности: цилиндрические наружные и внутренние, плоские, тел вращения с криволинейной образующей, винтовые и др.
Наиболее распространенной областью применения магнитно-абразивной обработки является снижение шероховатости на обрабатываемых поверхностях с одновременным повышением качественных характеристик поверхностного слоя.
История развития технологии МАО
Идея использования энергии магнитного поля для механической обработки деталей принадлежит Н. И. КаргаловуАвт. свид. № 55507, 67а, СССР, 1938, который в 1938 г. предложил способ обработки внутренних поверхностей труб абразивным порошком, обладающим ферромагнитными свойствами.
В 1956—1959 гг. был зарегистрирован ряд патентов в США, Франции и др. странах на способы и устройства для магнитно-абразивной обработки свободным абразивным порошком в переменном, циклически меняющем полярность магнитном полеПат. 2735231 США. Sharpening or polishing device / L.G. Simjian (США). — № 356742; Заяв. 22.05.1953; Опубл. 21.02.1956. — 4 с.Пат. 2827740 США. Polishing treatment for article surfaces / Luther E. Lee (США); Takoma Park (США). — № 568686; Заяв. 29.02.1956; Опубл. 25.03.1958. — 5 с.Пат. 28800554 США. Treating or polishing apparatus / L.G. Simjian (США); The Reflectone Corporation (США). — № 557055; Заяв. 03.01.1956; Опубл. 07.04.1959. — 3 с..
В 1960—1961 гг. в СССР две группы исследователей под руководством В. А. Шальнова и В. Н. Верезуба предложили способы абразивной обработки в поле электромагнита на постоянном токе плоских поверхностей из немагнитного материала.
В 1962 г. Г. С. ШулевШулев Г. С. Физико-технические основы обработки деталей в магнитном поле ферромагнитными порошками. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1965. — 22 с. предложил обрабатывать в поле постоянного электромагнита порошками, обладающими магнитными и абразивными свойствами, наружные цилиндрические поверхности на деталях типа тел вращения. Первые экспериментальные исследования магнитно-абразивной обработки были выполнены в СССР в 1960—1965 гг. В. Н. Верезубом, В. А. Шальновым, Е. Г. Коноваловым.
Общие теоретические положения, физические основы и технологические особенности технологии при обработке различного типа деталей получили первое описание в работах Е. Г. Коновалова, Г. С. Шулева, А. М. ШтейнбергаШтейнберг А. М. Исследование чистовой электроферромагнитной обработки деталей. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1971. — 21 с., Ю. М. БаронаБарон Ю. М. Теоретические и экспериментальные исследования процесса абразивной обработки деталей машин в магнитном поле. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Л., 1969. — 23 с., выполненных в 1960—1970 гг., а также в 1970—1980 гг. в работах Л. К. МининаМинин Л. К. Магнитно-абразивное полирование наружных поверхностей вращения высокоточных деталей. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1975. — 24 с., В. И. ЖдановичаЖданович В. И. Исследование процесса магнитно-абразивной обработки наружных цилиндрических поверхностей. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1974. — 23 с., Л. М. КожуроКожуро Л. М. Разработка и исследование процесса магнитно-абразивного полирования фасонных поверхностей вращения. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1978. — 21 с., А. А. КособуцкогоКособуцкий А. А. Исследование процесса магнитно-абразивного полирования сферических поверхностей. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1978. — 23 с., Н. Я. СкворчевскогоСкворчевский Н. Я. Исследование производительности магнитно-абразивной обработки и качества поверхности при применении различных смазочно-охлаждающих жидкостей. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1980. — 18 с., Л. Н. КравченкоКравченко Л. Н. Исследование магнитно-абразивной обработки плоских поверхностей. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1980. — 20 с., Н. С. ХомичаХомич Н. С. Повышение эффективности магнитно-абразивной обработки деталей применением новых ферромагнитных абразивных материалов: Автореф дис. …канд. техн. наук: — Мн.: 1981. — 24с. — в Физико-техническом институте АН БССР, В. М. ПанченкоПанченко В. М. Исследование технологических возможностей магнитно-абразивной обработки для повышения эксплуатационных свойств деталей машин. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Брянск., 1977. — 23 с. — в Брянске, Ю. С. КочураКочура Ю. С. Исследование процесса магнитно-абразивной обработки колец прядильных и крутильных машин. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — М., 1976. — 21 с. — в Москве.
С 1980-х годов исследованиями в области магнитно-абразивной обработки начали заниматься и в других странах (ЯпонияПат. 4685937 США, МКИ C09C 1/68. Composite abrasive particles for magnetic abrasive polishing and process for preparing the same / S. Hori, N. Watanabe (Япония), Kureha Chemical Industry Company Limited (Япония). — № 856726; Заяв. 28.04.1986; Опубл. 11.08.1987; НКИ 51/309. — 13 с.Пат. 4730418 США, МКИ B24B 31/03. Abrasing apparatus using magnetic abrasive powder / S. Sugawara, H. Kaji, M. Shimada (Япония), Kureha Chemical Industry Company Limited, Tohbu MX Limited (Япония). — № 930151; Заяв. 12.11.1986; Опубл. 15.03.1988; НКИ 51/7. — 12 с., БолгарияПат. 4475315 США, МКИ B24B 5/18. Inductor for magnetic abrasive polishing / P.K. Galabov, B.G. Makedonski, S.J. Kochev, M.T. Angelova (Болгария), Centralen Mashinostroitelen Institute (Болгария). — № 465766; Заяв. 11.02.1983; Опубл. 09.10.1984; НКИ 51/72. — 4 с.Пат. 4451269 США, МКИ C09K 3/14. Polishing composition for centrifugal magnetic-abrasive mashines / B.G. Makedonski, H. Atanassov (Болгария), Centralen Mashinostroitelen Institute (Болгария). — № 458897; Заяв. 18.01.1983; Опубл. 29.05.1984; НКИ 51/303. — 3 с.).
В СССР в 1980-е — начале 1990-х годов исследованиями в области магнитно-абразивной обработки занимаются в основном научные коллективы Минска (Скворчевский Н. Я.Скворчевский Н. Я. Научные основы повышения эффективности магнитно-абразивной обработки созданием сверхсильных магнитных полей и новых технологических сред. Автореф. дис. …д-ра. техн. наук. — Мн., 1994., П. И. Ящерицын, Чачин В. Н.Пат. 4977707 США, МКИ B24B 45/04. Device for external magnetic abrasive machining of cylindrical components / V. Chachin, N. Khomich, L. Druzhinin, B. Steblovsky, V. Budnik, N. Morozov, V. Babuk, A. Tarun (СССР). — № 382621; Заяв. 05.01.1989; Опубл. 18.12.1990; НКИ 51/18. — 7 с., Сакулевич Ф. Ю.Пат. 4170849 США, МКИ B24B 31/00. Rotary machine for three-dimensional polishing of workpieces shaped as solids of revolution in a magnetic field using ferromagnetic abrasive powders / F. Sakulevich, A. Kosobutsky (СССР). — № 895475; Заяв. 11.04.1978; Опубл. 16.10.1979; НКИ 51/7. — 5 с., Хомич Н. С.Хомич Н. С. Магнитно-абразивная обработка: технология и оборудование. — Минск: БелНИИНТИ, 1991. — 48 с., Кудинова Э. Н.Кудинова Э. Н. Разработка и исследование технологического процесса магнитно-абразивной обработки при наличии градиентных зон магнитного поля в рабочем зазоре: автореф дис. …канд. техн. наук: — Мн.: 1981. — 20 с., Абрамов В. И.Абрамов В. И. Исследование технологического процесса упрочнения деталей ферропорошками в пульсирующем магнитном поле: дис. … канд. тех. наук. — Мн.:ФТИ АН БССР, 1982. — 199 с., Кульгейко М. П.Кульгейко М. П. Разработка процессов и оборудования для магнитно-абразивной обработки проволоки. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1989., Романюк С. И.Романюк С. И. Разработка процессов и оборудования для магнитно-абразивной обработки кромок и боковых поверхностей листов. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Мн., 1989., Михолап С. В.Михолап, С. В. Магнитно-абразивная обработка наружных поверхностей трубчатых изделий: автореф. дис. … канд техн. наук:- Мн.: 1992. — 17 с., Лепший А. П.Лепший А. П. Магнитно-абразивная обработка крупногабаритных плоских поверхностей: дис. … канд техн. наук:- Мн.: 1992. — 193 с., Али Хусейн Кадхум Али Хусейн Кадхум. Повышение эффективности магнитно-абразивной обработки, оптимизация геометрических параметров рабочей зоны: автореф. дис. … канд. техн. наук: — Мн.: 1993.) и Ленинграда (Барон Ю. М.Барон Ю. М. Физические и технологические закономерности процесса магнитно-абразивной обработки. Автореф. дис. …д-ра. техн. наук. — Л., 1987., Приходько С. П.Приходько С. П. Магнитно-абразивное полирование с применением индукторов на постоянных магнитах: автореф. дис. …канд. техн. наук. — Л.: ЛПИ, 1983. — 20 с., Кобчиков В. С.Кобчиков В. С. Технология магнитно-абразивного полирования изделий из твердых сплавов: автореф. дис. …канд. техн. наук. — Л.: ЛПИ, 1983. — 16 с., Нестеров В. М.Нестеров В.М Магнитно-абразивная обработка отверстий с использованием индукторов на постоянных магнитах. Автореф. дис. …канд. техн. наук. — Л., 1989., Желтобрюхов Е. М.Желтобрюхов Е. М. Отделочная обработка плоских и наружных цилиндрических поверхностей в условиях мелкосерийного производства методом магнитно-абразивного полирования: автореф дис. … канд. техн. наук: — Л.: 1989.).
В 1990-е годы магнитно-абразивной обработкой занимаются коллективы научных подразделений Физико-технического института НАН Беларуси, БНТУ, научно-инженерного предприятия «Полимаг» (Беларусь). Разработаны и реализованы теоретические и практические задачи полирования в магнитном поле цилиндрических и сферических поверхностей изделий, работающих, преимущественно, в узлах трения машин и механизмов. Поисковые исследования показали перспективность применения магнитно-абразивной обработки для подготовки поверхностей изделий перед операциями сварки и нанесения покрытий.
В последние годы проводятся исследования по магнитно-абразивной обработке поверхностей прецизионных деталей электроники, оптики и лазерной техники (, MATI (США)).
В последнее десятилетие технология магнитно-абразивной обработки получила развитие во многих странах мира. Исследованиями в этой области занимаются научные коллективы различных университетов и компаний:
Беларусь: - УП "Полимаг" (Н.С. Хомич и др.) - БНТУ - Физико-технический институт НАН Беларуси - Белорусский государственный аграрный технический университет (БГАТУ) (Акулович Л.М., Сергеев Л.Е. и др.)
Индия: - Индийский технологический институт (В. Джайн (V.K. Jain), Д. Сингх (Dhirendra K. Singh), В. Рагхурам (V. Raghuram), П. Кумар (Prashant Kumar) и др.)
Иран: - Технологический университет «Туси» (М. Вахдати (M.Vahdati), Э. Садеджиния (E.Sadeghinia), А. Шокухфар (A.Shokuhfar))
Китай: - Гуандунский технологический университет, провинция Гуандун (Ян Ц.-с. (Q. S. Yan), Гао В.-ц. (W. Q. Gao) и др.) - Китайский университет Цзи Лян, провинция Чжэцзян (Сюй Л.-цз., L. J. Xu) - Ляонинский университет науки и технологии, провинция Ляонин (Чэнь Я. (Y. Chen), Янь Ф. (F. Yan), Чжу Ц.-ц. (C. Q. Zhu) и др.) - Тайюаньский технологический университет, провинция Шаньси (Чэн Хунлин (Cheng Hongling), Ли Вэньхуэй (Li Wenhui), Ян Шичунь (Yang Shichun), Яо Синьгао (Xingao Yao), Дин Яньхун (Yanhong Ding) и др.) - Чанчуньский университет науки и технологии, провинция Гирин (Чжан Шужэнь (Shuren Zhang), Ян Лифэн (Lifeng Yang), У Госян (Guoxiang Wu) и др.) - Чжэцзянский технологический университет, провинция Чжэцзян (Цзи Шимин (Shiming Ji), Чэнь Года (Guoda Chen) и др.) - Университет Хуа Чао, провинция Фуцзянь (Фан Цз.-ц. (J.C. Fang), Чжао Цз. (Z.Y. Zhao) и др.) - Хунаньский университет Юэлушань, провинция Хунань (Инь Шаоху\й (Shaohui Yin) и др.) - Шанхайский транспортный (Цзяотун) университет, город Шанхай (Ван Янь (Yan Wang), Ху Дэцзинь (Dejin Hu))