机械制造业是工业乃至国民经济的基础，而清洗技术又与机械制造生产活动息息相关，随着航空航天、汽车船舶等领域的快速发展，业界也对工件表面抛光清洗质量提出了更加严格的要求。

在机械加工领域中精密光整加工方法很多，除传统的机械方法外，还有超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。除此之外，还有一种迅速发展起来的精密光整加工方法——磨粒流加工，正在航空军工、纺织机械、汽轮机、模具及液压等机械行业中得到广泛应用。

磨粒流加工试验装置

一、什么是磨粒流加工？

“磨粒流”即由高分子载体、磨粒和添加剂均匀混合而成的一种黏性非牛顿流体，它是 20 世纪 70 年代发展起来的一种光整加工新工艺，是使含有磨粒的、具有粘弹性、柔软性和切削性的磨流介质在挤压力作用下形成一个半固态的、可流动的“挤压块”，高速往复流过工件欲加工表面，产生磨削作用而去除金属的一种加工方法。

杨范轩等人制备的磨料样品

磨粒流的加工过程如下图所示，是上、下各有一组液压缸和磨料缸，在加工时利用内腔中半固态的磨料在上、下油缸的反复作用下，强迫其流经被加工表面，使被加工表面不断地受到含磨粒的磨粒流挤压作用，达到对各种型腔表面光整加工的目的。

磨粒流加工原理

磨粒流抛光的主要特点总结如下：

①磨流介质的柔软性和流动性，使其易与任何形状的加工表面吻合，特别适合于内部的、手工难于触及的深孔和复杂型面的表面光整加工。

②适用于通常较难加工的零件内腔，能运用“挤压块”的流变特性对金属材料进行切除。

③磨粒流机床可以对挤压力、磨料流量和流速进行控制，以达到最佳的加工效果。

④合理的磨料介质流道限制器可以引导磨料通达各被加工的部位，而对零件其他部位则没有任何影响。

⑤通过选择不同种类的磨砂、粒度、密度以及载体的粘度，可以产生不同的研磨效果。

⑥磨粒流加工可以同时加工一个零件上的多个部位，也可同时加工多个零件，高效而经济。

二、影响磨粒流抛光效果的因素

因为磨粒流为含磨粒的黏稠性磨料，其无固定形态决定了加工机理的复杂性。目前，国内外学者主要从磨粒流的黏度、工作压力、磨粒等因素对磨粒流的加工方法进行研究。

M.Ravi等认为磨粒流的切削力、磨料介质的稠密度对加工工件表面粗糙度起决定性作用；Rhoades等认为磨粒的切削效果取决于挤压压力、磨粒的尺寸、相对硬度和形状；Williams等认为磨料介质黏度对金属去除量，表面粗糙度具有重要影响，挤压力对降低表面粗糙度有着较大影响。

三、磨粒流加工的适用领域

磨粒流加工方法最先应用于航空零件的精密加工，最早在美国以及其他一些西方国家得到了推广，更因其能解决精密复杂零件在实际使用中出现的低效率、低寿命、低疲劳强度等技术关键，而受到了美军方的首肯。

如：美国EXTRUDE HONE挤压研磨公司运用磨粒流加工方法解决了飞机发动机叶片风翼以及其他气冷通道的流动阻力调谐问题，提高了发动机的性能，同时也挽救了已报废的零件。另如：美国DYNATICS公司为美国某航天发动机数控铣削加工后的整体叶轮表面作磨粒流加工，解决了该叶轮高速旋转时因应力集中而产生的断裂问题。

而在国内，航空部门应用磨粒流加工技术较多，主要用于小孔及航空发动机叶片的表面光整、去毛刺等。如：我国航空系统的625所及西安的430厂等都有引进的美国磨粒流加工设备，解决航空发动机零件表面光整问题。但由于磨粒流工艺的加工效率及加工质量的优越性，得到了业界广泛的关注，目前除航空航天外，也已成功推广应用到医疗、电子、汽车、精密模具等领域，而且都取得了满意的加工效果。

此外，由于磨粒流加工方法具有高加工可达性，对复杂内腔结构进行光整加工具有显著的优势，因此用于抛光增材制造零件也是一个很不错的选择，对增材制造过程固有的“粉末粘附”、“球化效应”所导致的粗糙表面具有良好的改善效果。

高航等使用磨粒流加工对SLM成型件抛光前后效果对比

资料来源：

杨范轩，孙玉利，马杰，等. 航空用不锈钢磨粒流光整加工表面完整性研究[J]. 南京航空航天大学学报，2023，55(3):452-460. DOI:10.16356/j.1005-2615.2023.03.010.

丁金福，刘润之，张克华，等. 磨粒流精密光整加工的微切削机理[J]. 光学精密工程，2014，22(12):3324-3331. DOI:10.3788/OPE.20142212.3324.

高航,李世宠,付有志,等. 金属增材制造格栅零件磨粒流抛光[J]. 航空学报,2017,38(10):226-234. DOI:10.7527/S1000-6893.2017.421210.

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