磨削烧伤、工件裂纹
淬火钢磨削烧伤
10804020136 张庆宇一、磨削烧伤机理:磨削烧伤,是指由于磨削时的瞬时高温使工件表层局部组织发生变化,并在工件表面的某些部分出现氧化变色的现象。
当磨削表面产生高温时,如果散热措施不好,很容易在工件表面(从几十um到几百um)发生二次淬火及高温回火。
如果磨削工件表面层的瞬间温度超过钢种的AC1点,在冷却液的作用下二次淬火马氏体,而在表层下由于温度梯度大,时间短,只能形成高温回火组织,这就使在表层和次表层之间常山拉应力,而表层为一层薄而脆的二次淬火马氏体,当承受不了时,将产生裂纹。
磨削烧伤会降低材料的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度,烧伤严重时还会出现裂纹。
淬火钢零件的磨削烧伤主要有良种形式:二、在磨削淬火钢时,可能产生以下3种烧伤:1.回火烧伤如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度,但已超过马氏体的转变温度,止推面表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体),这种烧伤称为回火烧伤。
2.淬火烧伤如果磨削区温度超过了相变温度,再加上冷却液的急冷作用,表层金属发生二次淬火,使表层金属出现二次淬火马氏体组织,其硬度比原来的回火马氏体的高,在它的下层,因冷却较慢,出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体),这种烧伤称为淬火烧伤。
3.退火烧伤 如果磨削区温度超过了相变温度,而磨削区域又无冷却液进入,表层金属将产生退火组织,表面硬度将急剧下降,这种烧伤称为退火烧伤。
在曲轴成形磨削中,多属于此种烧伤。
三、判别磨削烧伤的方法主要有:1)观色法随着磨削区温度的升高,工件表面氧化膜的厚度就不同,因而会呈现出黄、草黄、褐、紫等不同的“回火色”。
但表面没有烧伤色并不意味着表层没有烧伤。
此判别法准确性较低。
2)酸洗法利用钢件不同的金相组织对酸腐蚀有不同的敏感性,以轴承钢为例,正常回火马氏体酸洗后呈灰色,发生二次淬火烧伤时酸洗后呈白色。
生产中常用此法作抽检。
3)金相组织法通过观察表层金相组织的变化来判别烧伤类别。
磨削烧伤和磨削裂纹的预防措施
法[J].科技导报,2016,34(24):62 67.[32]专项申报指南[EB/OL].http://www.most.gov.cn/mostinfo/xinxifenlei/fgzc/gfxwj/gfxwj2016/201610/W020161013492763750681.pdf.[33]高宁.淬火过程耦合建模和三维数值模拟的研究[D].北京:清华大学博士论文,2000.[34]林柏年,魏尊杰,金云学,等.金属热态成型传输原理[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊2000.[知识园地]磨削烧伤和磨削裂纹的预防措施磨削烧伤不仅在工件表面形成软区,使耐磨性和疲劳性能下降,而且表面存在拉应力,在后道氧化、电镀时易形成开裂。
显示磨削烧伤:先采用3%~8%硝酸酒精浸蚀,然后8%~10%盐酸酒精明化,再至碳酸钠水溶液中和。
高温回火(<Ac1)烧伤区呈暗黑色(黑斑、黑烧伤),二次淬火(>Ac1)烧伤区呈亮白色(白斑、“白烧伤”)。
磁粉探伤无法显示烧伤。
磨削裂纹较粗大时可用放大镜观察,细小裂纹采用磁粉或荧光探伤。
有必要时,可用室温下用5%硝酸酒精浸蚀数秒至1min。
对于热处理应力过大而引起磨削裂纹有争议时,可采用65~70℃的1∶1盐酸水溶液浸蚀5~10min比较试验得出。
防止磨削裂纹的措施如下:(1)磨削裂纹的产生是因为磨削热所致,所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。
(2)选用硬度较软、粒度较粗的砂轮磨削,可降低磨削热。
但如果粒度太粗时会影响工件的表面粗糙度。
(3)粗磨选用粒度较粗的软砂轮磨削,便于强力磨削,提高效率,然后再用粒度细的砂轮进行精磨(背吃刀量较浅)。
分开两台磨床进行粗磨和精磨,这是一种比较理想的方法。
(4)工件充分消除应力,工件必须自然冷却到常温才能进行磨削。
如时间允许工件自然时效1~2个月,消除应力后再进行磨削。
磨削烧伤、工件裂纹
磨削烧伤1. 磨削烧伤的分类磨削时,由于磨削区域的瞬时高温(一般为900-1500℃)形成零件层组织发生局部变化,并在表面的某些部分出现氧化变色,这种现象称为磨削烧伤。
磨削烧伤对零件质量性能影响很大,在实际加工过程中应尽量避免。
磨削烧伤有多种不同的分类方法。
根据烧伤外观不同,可分为全面烧伤(整个表面被烧伤)、斑状烧伤(表面上出现分散的烧伤斑点)、均匀线条状烧伤、周期线条状烧伤;按表层显微组织的变化可分为回火烧伤、淬火回火烧伤;还可根据烧伤深度分为浅烧伤(烧伤厚度<0.05mm)、中等烧伤(烧伤层厚度在0.005~0.01mm之间)、深度烧伤(烧伤层厚度>0.01mm)。
在生产中,最常见的是均匀的或周期的线条状烧伤。
由于在磨削烧伤产生时往往伴有表面氧化作用,而在零件表面生成氧化膜。
又因为氧化膜的厚度不同而使其反射光线的干涉状态不同;因此呈现出多种颜色。
所以,人们通常用磨削表面的颜色来判断烧伤的程度。
对钢件来说,随烧伤的加强,颜色一般呈现白、黄、褐、紫、兰(青)的变化。
不同磨削深度下,加工表面的烧伤颜色和氧化膜厚度。
值得注意的是:烧伤颜色仅反映了较严重的烧伤现象,而当零件表面颜色不变时,其表面组织也可能已发生了烧伤变化,这类烧伤通常不易鉴别,所以对零件使用性能危害更大。
目前,人们为了更好地控制烧伤的程度,已根据表面组织的变化时烧伤进行了分级,一般从0-8共分九级,其中,0级最轻,8级烧伤最严重。
1.烧伤产生机理轴承套圈在磨加工中,由于磨粒对工件的切削、刻划和摩擦作用,使金属表面产生塑性变形,由工件内部金属分子间相对位移产生内摩擦而发热;砂轮切削时,相对于工件的速度很高,与工件表面产生剧烈的外摩擦而发热,又因为每颗磨料的切削都是瞬间的,其热量生成也在瞬间,又不能及时传散,所以在磨削区域的瞬时温度较高,一般可达到800~1500℃,如果散热措施不好,很容易造成工件表面的烧伤,也就是在工件的表层(一般有几十微米到击败微米)发生二次淬火及高温回火,破坏了工件表面的组织,肉眼可以看出严重的烧伤。
磨削裂纹产生的原因及措施
磨削裂纹产生的原因及措施淬火工件磨削加工过程中,磨削部位容易产生浅、细长、肉眼几乎无法辨别的磨削裂纹,常见的磨削裂纹有三种形状:龟裂或网状裂纹、直线状和弧状。
磨削裂纹产生的原因是:1、热处理热处理过程中,淬火温度高,产生过热组织;回火不充分,存在较大的内应力和较多的残余奥氏体;渗碳件渗碳层中的网状碳化物析出严重等,造成工件在后续磨削过程中产生磨削裂纹。
2、冷却磨削过程中,工件表面瞬间温度高达820℃,冷却不充分时,磨削产生的热量会使磨削表面薄层重新奥氏体化,随后在自身基体的激冷作用下,再次淬火为马氏体,表面层产生附加的组织应力,磨削是交替重复过程,累计的拉应力超过工件表面抗拉强度时,会产生龟裂或网状裂纹。
3、磨削过程中进刀量过大磨削进刀量太大,温度剧烈升高,表层达到约300℃左右,则发生第二次收缩,产生第二种磨削裂纹;与磨削方向基本垂直的、有规则排列条状裂纹。
如果局部严重磨削烧伤出现,则产生弧形裂纹。
4、磨料选择砂轮磨料种类有刚玉、碳化硅、金刚石、氮化硼等,当选择的与工件不匹配时,会产生裂纹。
磨削裂纹的控制措施是:1、正确操作热处理时严格按工艺规程操作;建立磨削加工操作规程,严格控制磨削进刀量,磨削时冷却充分;操作正应注意工作经验的总结。
2、砂轮选择1)尽可能选用锋利的砂轮,切削速度快,磨削效率高,磨削表面不易过热。
2)正确选择砂轮结构和硬度级别,以获得自由磨削效应。
3)陶瓷和金属作粘结剂的砂轮,适用于磨削热较高的场合;树脂粘结砂轮,适用磨削热较小的场合。
脆性较大的粘结剂,磨粒容易脱落,有利于使砂轮保持锐利状态。
4)SiC磨料磨削钢和铁基耐热合金时,产生强烈的化学磨损,刚玉类磨料磨削钢时无此反应。
相反,刚玉类磨料磨削玻璃、硅酸盐类陶瓷涂层时,会产生强烈的化学反应,SiC磨料无此反应。
3、如果已产生磨削裂纹,如果未超过加工余量,可进行多次低温回火,去除磨削应力,再按正确的磨削加工方法加工,磨去裂纹深度进行挽救。
成型磨齿机磨削时烧伤和裂纹的分析
作用 。 当 发 现有 磨 削 烧 伤 及 裂 纹 的产 生 时 ,首 先 要 把 烧 伤 齿 面
用 粗 砂皮 手工 打毛 和顺 着 裂 纹 用 金 刚 锉 削 以阻 断 裂 纹 的 再 次 扩散等 , 其次要重选砂轮及修 整参数 , 同时应减少 吃刀量 , 适 当降 低 切 削速 度 和 冲 程 速 度 , 尽 量 减 少 冲 程 数 和 增 加 周 期 循 环数 , 减 少砂轮 的中间修 整间歇数 等进行 修磨 处理 , 注 意 修 磨时控制纯磨 削电流不超过1 0 A.裂 纹 及 烧 伤 在 修 至 日视 看 不 出时一般单 齿面公 法线 至少还需 修掉0 . o 3 — 0 . 1 MM左 右 才 能 真 正 把 烧 伤 及 裂 纹 修 磨 掉 。对 磨 削 烧 伤 和 裂 纹 敏 感 性 较 大 的工 件 在 大 批 量 生 产 时 还 是 优 先 选 用 C B N砂 轮 .其 具 有 良好 的导 热 性 和较 大 的热 容 性 .对 磨 削 烧 伤 及 裂 纹 产 生 的敏 感 性 具 有 较 明显 的降 低 作 用 ,并 且 大 批 量 生 产 可 摊 薄 C B N 砂轮 的 单间成本 。 当磨 削 裂 纹通 过上 述磨 齿工 艺 的 调整 及 修 磨 仍 无 法 有 效 解决时 , 则应 注 意 热 处 理 回火 的 不 及 时 、 不 充分 甚 至 金 相 组 织 超 差 的原 因 . 可考 虑 对 对 齿 轮 进 行 二 次 回火 并 清 理 后 再 修 磨 ; 对 于垂 直 齿 向的 微 裂 纹 可 在 1 8 0 度 左 右 重 新 回火 , 对 于较 严 重 的龟 裂 纹 可 将 温 度 提 高 至3 o o 度 左 右 进 行 回火 , 因 展 成磨 相 比 成 型磨 对 磨 削 烧 伤 和 裂 纹 的 敏感 性要 低 ,也 可 利 用 展 成 磨 的 这一 特 性 用 于 磨 削 烧 伤 及 裂 纹 的 修磨 处 理 ,或 者 在 成 型 磨前 安排 展 成 磨 进 行 拉 毛刀 粗 磨 工 序 。
磨床磨削裂纹原因的分析与对策
磨床磨削裂纹的产生原因分析与对策分析磨削裂纹的产生原因,与磨削前各加工过程所产生的缺陷,如材料表层中存在网状碳化物、非金属夹杂、组织疏松、成分偏析、晶界上的淬火变形等有关;裂纹通常与烧伤同时出现。
当工件表层的残余拉应力超过材料的抗拉强度时,就会产生磨削裂纹。
磨削裂纹的产生原因和减小磨削裂纹的方法如下:1、正确选用砂轮,例如可采用颗粒较粗、较软、组织较疏松的砂轮;保证修整后砂轮的锋利。
2、保证磨削时的冷却条件,设法使冷却液能有效地渗透到工件的磨削区中。
3、合理选择磨削用量,例如提高工件的转速,采用较小的径向进给量等。
磨削时如果磨削工艺参数选择或操作不当,工件表面温度达到150~200度时表面因马氏体分解,体积缩小,而中心马氏体不收缩,使表层承受拉应力而开裂,产生的裂纹会与磨削方向垂直,裂纹相互平行。
当磨削温度在200度以上时,表面由于产生索氏体或托氏体,这时表层发生体积收缩,而中心则不收缩,使表层拉应力超过脆断抗力而出现龟裂现象。
4、工件表面渗层碳浓度过高,会使工件表面产生过多的残余奥氏体.从而容易导致产生烧伤和裂纹。
因此,表面碳浓度增加,则降低了磨削性能,一般表面碳浓度应控制在0.75%-0.95%范围以内。
5、碳化物分布应均匀,粒度平均直径不大于0.001m;碳化物形态应为球状、粉状或细点状沿网分布,不允许有网状或角状碳化物。
6、热处理时.表面或环境保护不当会产生表面氧化,这样在工件上就会产生一层薄的脱碳层,这层软的脱碳层会引起砂轮过载或过热,从而造成表面回火,工件磨削时容易出现裂纹。
7、如果冷却不充分,磨削时零件表面温度有时可能高达820~840度或更高,则由于磨削形成的热量足以使表面薄层重新奥氏体化,并再次淬火而形成淬火马氏体,表面形成二次淬火的金相组织。
此外,磨削形成的热量使零件表面温度升高极快,这种组织应力和热应力导致磨削表面出现磨削裂纹。
8、使用金刚滚轮修整砂轮的内滚道磨床加工的零件有裂纹,还与配置的金刚滚转速、转向、金刚石的粒度、磨损情况、修砂轮时电主轴的转速、修砂轮时与滚轮磨合停留的时间等因素有关。
钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹
钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹摘要:文章主要是分析了树脂结合剂和陶瓷结合剂刚玉砂轮以及绿色碳化硅砂轮磨削钛合金的过程中所造成的磨削烧伤以及磨削裂纹的情况,同时提出了可行性的解决方案,望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键字:碳合金;磨削;磨削烧伤;1、前言由于钛合金在磨削的过程中存在了较为严重的砂轮粘附情况,而磨削力和温度都较高的情况下容易造成磨削的烧伤和裂纹的现象出现,尤其是在用树脂结合剂刚玉砂轮磨削钛合金的情况下,会造成十分严重的磨削裂缝。
2、树脂结合剂砂轮磨削钛合金在用棕刚玉和白刚玉混合的树脂结合剂砂轮(A/WA60M5B磨削TC4钛合金时,即使在磨削深度ap=0.01mm的小磨削用量下磨削,磨削表面也会发生磨削烧伤和磨削裂纹。
此时,磨削表面有较多的黄褐色斑,裂纹呈发纹状,其方向大致与磨削方向垂直。
在较大的磨削用量下磨削时,磨削表面除有较明显的裂纹及较多的黄褐色斑外,还有鱼鳞状皱叠和剧烈塑性变形的金属熔复物。
当采用绿色碳化硅树脂结合剂砂轮(GC70M5B)磨削TC4钛合金时,磨削烧伤程度较轻,磨削表面呈淡黄色。
磨削用量较大时,例如ap=0.03mm,尽管在磨削表面上出现了因塑性挤压变形和温度综合作用而形成的鱼鳞状皱叠和涂复物,并伴有脱落的钝化磨粒嵌入已加工表面,但未出现磨削裂纹。
磨削烧伤和磨削裂纹与磨削过程中的磨削温度和磨削力有关。
用树脂砂轮磨削钛合金时,由于砂轮磨粒与钛合金粘附较严重,又由于该材料的磨削加工性差,因而使磨削温度和磨削力较高。
砂轮(A/WA60M5B)及绿色碳化硅树脂砂轮(GC70M5B)磨削TC4钛合金的磨削温度和磨削力。
在同样磨削条件下,刚玉树脂砂轮的磨削温度和磨削力高于绿色碳化硅树脂砂轮。
若选用的磨削用量为vs=19m·s-1,vw=14m·min-1,ap=0.01mm,GC70M5B砂轮磨削TC4的单位宽度法向0.01mm,GC70M5B砂轮磨削TC4的单位宽度法向磨削力F′n≈9N·mm-1,磨削温度T≈560℃,而用磨削力F′n≈9N·mm-1,磨削温度T≈560℃,而用WA60M5B砂轮磨削TC4的F′n≈11N·mm-1,T≈780℃。
磨削烧伤裂纹的产生及控制
磨削烧伤裂纹的产生及控制文章简述了磨齿的原理和方法,主要研究磨削裂纹的形态及产生裂纹的原因,及提出提高含碳量从标准的0.8%~0.9%提高到1%~2%。
并从热处理和冷加工方面,如工艺参数、冷却介质、工作环境,磨具等方面提出一系列防止磨齿裂纹的措施。
标签:磨削烧伤;裂纹;塑性变形;磨削余量;磨削用量磨齿是齿轮精加工的一种方法,磨齿不仅能纠正齿轮预加工产生的各项误差,而且能加工淬硬的齿轮,加工精度高。
1 磨齿的原理和方法锥砂轮磨齿原理。
在这里我们提到的都是指外齿轮,锥砂轮磨齿是按照齿轮和齿条的啮合原理进行的。
砂轮相当于假象齿条上的一个齿,齿轮的节圆沿齿条的节线作纯滚动。
被磨齿轮装在头架的主轴上,沿节线一面作横向往复移动,一面通过传动机构使被磨齿轮随主轴绕自身轴线作反复转动,被磨齿轮的移动和转动必须保持一定的相对关系,齿轮旋转一转,其移动距离应等于被磨齿轮节圆的圆周长,这样就可以磨出要求的渐开线齿形。
在磨斜齿轮时,砂轮和齿轮的相对运动相当于斜齿条的啮合原理进行的。
斜齿条的倾斜角等于斜齿轮的螺旋角,砂轮往复运动的斜线和齿轮轴线之间的夹角也应等于这一倾斜角;砂轮锥面的角度应等于斜齿条的法向齿形角。
磨完一个齿槽后,应进行分度磨下一个齿槽,工件的分度运动是当工件从一端展成到另一端时,进行一次分度,也可以进行双行程分度,即当工件展成一个往复后,进行一次分度。
为了磨出齿轮整个宽度上的齿面,砂轮还必须沿齿轮轴向进行往复运动。
2 磨齿烧伤裂纹的产生我们公司使用从德国引进的数控磨齿机,这种磨齿机的生产效率低于其他磨齿机,可以同时磨削轮齿的两面,砂轮刚性好,磨削用量也较大,所以难免产生磨削烧伤、裂纹。
这两种常见现象均属于磨齿工序的表面质量问题,它是由齿轮的材料、热处理的方式和磨削三个方面的原因所产生的现象。
从表面上看这一问题与生产效率相矛盾,然而没有质量就没有效益,这是我们都清楚的,众所周知的。
所以它是对应统一的关系。
磨齿过程中,裂纹主要是金属晶体产生塑性变形。
磨削裂纹产生的原因是磨削力过大
磨削裂纹产生的原因是磨削力过大、冷却不充分,工件表面温度过高,而导致工件表面烧伤或产生淬火组织,并以下参数选择有关:1.与砂轮的选择有关,渗碳淬火件宜采用硬度较的的磨轮。
可选用棕刚玉砂轮,粒度为80-100,硬度为K-M,陶瓷5-6粘结剂。
2.冷却必须充分。
3.进刀量应尽量小,一般一次磨量不宜超过0.02mm(单边)。
磨削裂纹有两类:一类是磨削热使工件温度升高至180℃左右(与回火第一阶段相对应),裂纹与磨削进给方向垂直且呈平行线状,这种裂纹叫做第一类磨削裂纹;另一类是磨削热使工件温度升高到250~300℃左右(与回火第二阶段相对应),裂纹呈网状,这种裂纹叫做第二类磨削裂纹。
检查磨削裂纹可以利用热酸蚀法,这时的显微组织为屈氏体或索氏体。
磨削热是在砂轮与钢的接触和挤压摩擦条件下产生的,因此,砂轮的种类和粒度以及钢种均对磨削热产生影响。
钢件硬度越高,硬质碳化物数量越多或导热系数越低,越易产生较多的磨削热而使工件温度升高。
含碳量高且含有铬和钼的合金钢也易产生大量的磨削热使工件温度升高。
①材料缺陷:材料本身存在严重的非金属夹杂物(如硫和磷)和碳化物偏析等内部缺陷(一般不超过2.5级)。
例如,硫在钢中以FeS的形式存在,FeS与Fe形成易溶共晶体,其中熔点为985℃,分布与晶界。
由于材料局部含硫较多,具有热脆性,当高温淬火时,由于材料热应力和组织应力的变化,则会因这种热脆性而导致开裂。
②碳和合金元素的影响。
淬火马氏体是碳在a铁中的过饱和固溶体,过高的碳量增加了马氏体组织中碳的过饱和度,增大了马氏体组织应力,降低了组织的塑性,导致淬火层脆性增加,引起工件开裂。
试验证明,含碳量不同的材质所制成的试样,经表面淬火后出现以下情况:含碳量0.54~0.46%的50MnSi和5CrMnMo。
裂纹敏感性较强,棱角、尖角几乎都有裂纹;含碳量0.45~0.46%的50钢和50Mn要好些,但也有少量裂纹,而含碳量0.38~0.45%的40Cr和42CrMo的试样,经一次淬火均未发现裂纹,仅在重复淬火时才出现裂纹。
四个方面助你解决磨削烧伤的困扰
四个方面助你解决磨削烧伤的困扰机械加工过程中,在工件的加工区由于切削热会使加工表面温度上升。
当温度超过金相组织变化的临界点时,就会产生金相组织变化。
对于一般的切削加工,切削热大部份被切屑带走,影响不严重。
但对磨削加工而盲,由于其产生的单位面积上的切削热要比一般切削加工大数十倍,故工件表面温度可高达1000℃左右,必定会引起表面层金相组织的变化,使表面硬度下降,伴随产生残余拉应力及裂纹,从而使工件的使用寿命大幅降低,这种现象称为磨削烧伤。
磨削烧伤产生时,工件表面层常会显现黄、褐、紫、青等烧伤色,它们是工件表面由于瞬时高温引起的氧化膜颜色。
影响磨削烧伤的因素有:(1)磨削用量重要包括磨削深度、工件纵向进给量及工件速度。
当磨削深度增大时,工件的表明温度及表层下不同深度的温度都会随之上升,磨削烧伤加添,故磨削深度不可过大;工件纵向进给量的加添使得砂轮与工件的表面接触时间相对削减,散热条件得到改善,磨削烧伤减轻;增大工件速度虽然使磨削区温度上升,但由于热源作用时间削减,金相组织来不及变化,总的来说可以减轻磨削烧伤。
对于加添进给量、工件速度而导致的表明粗糙度增大,一般采纳提高砂轮转速及较宽砂轮来补偿。
(2)冷却方法采纳切削液带走磨削时的热量可以避开烧伤,但目前适用的冷却方法效果较差,原因是切削液未能进入磨削区。
为了使切削液能较好的进入磨削区起到冷却作用,目前采纳的重要方法有内冷却法、喷射法、间断磨削法与古油砂轮等。
内冷却法是将切削液通过砂轮空心主轴引入砂轮的中心腔内,由于砂轮具有多孔性,当砂轮高速旋转时,强大的离心力将切削液沿砂轮空隙向四周甩出,使磨削区直接得到冷却。
(3)工件材料工件材料硬度越高,磨削发热量越多;但材料过软,则易于堵塞砂轮,反而使加工表面温度急剧上升。
工件材料的强度可分为高温强度与常温强度。
高温强度越高,磨削时所消耗的功率越多。
例如在室温时,45钢的强度比20crmo合金钢的强度高65n/mm2,但在600℃时,后者的强度却比前者高180n/mm2,因此20crmo钢的磨削加工发热量比45钢大。
什么是磨削烧伤
完整的解释下,什么是磨削烧伤,磨削烧伤对硬度的影响是什么?对金相组织是什么?怎么样避免磨削烧伤?悬赏分:50 |提问时间:2010-12-10 12:20 |提问者:642347315完整的解释下,什么是磨削烧伤,磨削烧伤对硬度的影响是什么?对金相组织是什么?怎么样避免磨削烧伤?对于实际的操作中Cr5 Cr3冷轧辊辊身淬火后,精磨时的注意项。
我知道问题有点多,也有点难度,有回答尽量回答把,我一定高分献上推荐答案一、磨削烧伤,是指由于磨削时的瞬时高温使工件表层局部组织发生变化,并在工件表面的某些部分出现氧化变色的现象。
二、磨削烧伤会降低材料的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度,烧伤严重时还会出现裂纹。
淬火钢零件的磨削烧伤主要有良种形式:1、回火烧伤,指当磨削区温度显著地超过钢的回火温度但仍低于相变温度时,工件表层出现回火屈氏体或回火索氏体软化组织的情况。
2、淬火烧伤,当磨削区温度超过相变温度Ac1时,工件表层局部区域就会变成奥氏体,随后受到冷却液及工件自身导热的急速冷却作用而在表面极薄层内出现二次淬火马氏体,次表层为硬度大为降低的回火索氏体,这就是二次淬火烧伤。
三、判别磨削烧伤的方法主要有:1、观色法,随着磨削区温度的升高,工件表面氧化膜的厚度就不同,因而会呈现出黄、草黄、褐、紫等不同的“回火色”。
但表面没有烧伤色并不意味着表层没有烧伤。
此判别法准确性较低。
2、酸洗法,利用钢件不同的金相组织对酸腐蚀有不同的敏感性,以轴承钢为例,正常回火马氏体酸洗后呈灰色,发生二次淬火烧伤时酸洗后呈白色。
生产中常用此法作抽检。
3、金相组织法,通过观察表层金相组织的变化来判别烧伤类别。
此判别法准确度高。
4、显微硬度法,工件表层金相组织变化必然导致其显微硬度的变化,因此,观察其硬度变化,可判断烧伤类别及测定变质层深度。
缺点是需要制作试件。
四、磨削裂纹,在磨削渗碳钢、工具钢、淬火高碳钢、硬质合金等工件时,容易在表层出现细微的裂纹。
轴承磨加工技术及痕迹或烧伤的原因分析
出现种种缺陷,以致影响轴承的整体质量。
轴承在精密磨削时,由于粗糙要求很高,外 表呈现的磨削痕迹往往能用肉眼观察到其外表 磨削痕迹主要有以下几种。 外表出现交叉螺旋线痕迹出现这种痕迹的
酒性温婉。水酒含糖,不耐久放,因此大多在冬天制作
原因主要是由于砂轮的母线平直性差,存在凹凸 现象,磨削时,砂轮与工件仅是局部接触,当工
酒性温婉。水酒含糖,不耐久放,因此大多在冬天制作
4.砂轮修整速度过快或修整机构间隙过大; 5.修整砂轮的金刚石不锐利或质量不好; 6.超精用油石质量不好,装置位置不正确; 7.超精用煤油质量达不到要求; 8.超精时间过短等。 轴承在磨加工过程中,其表面是通过高速旋
转的砂轮进行磨削的因此在磨削时如果不按作 业指导书进行操作和调整设备,就会在轴承外表
施加以解决,杜绝批量烧伤。
外表粗糙度达不到要求轴承零件的外表粗 糙度均有规范和工艺要求,但在磨加工和超精过 程中因种种原因,往往达不到规定的要求。 造成工件外表粗糙度达不到要求的主要原
因是 1.磨削速度过低,进给速度过快,进刀量过 大,无进给磨削时间过短; 2.工件转速过高或工件轴和砂轮轴振动过 大; 3.砂轮粒度太粗或过软;
点,就呈现云彩状暗黑色斑点,且周界不定整;
{HotTag}如果脱碳,则呈现灰白或暗黑色花斑; 如果磨加工裂纹,则裂纹呈龟裂状,如是烧伤, 一是外表沿砂轮加工方向呈现暗黑色斑块,二是
酒性温婉。水酒含糖,不耐久放,因此大多在冬天制作
呈现线条或断续线条状。如在磨加工过程中出现 上述烧伤现象,必需及时分析原因,采取有效措
5.砂轮修整不好,有局部凸起等。 外表出现鱼鳞状外表再现鱼鳞状痕迹的主 要原因是由于砂轮的切削刃不够锋利,磨削时发 生啃住现象,此时振动较大。 造成工件外表出现鱼鳞状痕迹的具体原因 是 1.砂轮外表有垃圾和油污物;
磨削烧伤、磨削裂纹及控制措施
磨削烧伤、磨削裂纹及控制措施1、磨削烧伤磨削工件时,当工件表面层温度达到或超过金属材料的相变温度时,表层金属材料的金相组织将发生变化,表层显微硬度也相应变化,并伴随有残余应力产生,甚至消失微裂纹,同时消失彩色氧化膜,这种现象称磨削烧伤。
2、磨削裂纹一般状况下磨削表面多呈残余拉应力,磨削淬火钢、渗碳钢及硬质合金工件时,经常在垂直于磨削的方向上产生微小龟裂,严峻时进展成龟壳状微裂纹,有的裂纹不在工件外表面,而是在表面层下用肉眼根本无法发觉。
裂纹的方向常与磨削方向垂直或呈网状,并且与烧伤同时消失。
其危害是降低零件的疲惫强度,甚至消失早期低应力断裂。
3、磨削烧伤、磨削裂纹的掌握措施(1)正确选择砂轮为避开产生烧伤,应选择较软的砂轮。
选择具有肯定弹性的结合剂(如橡胶结合剂,树脂结合剂),也有助于避开烧伤现象的产生。
(2)合理选择磨削用量从减轻烧伤而同时又尽可能地保持较高的生产率考虑,在选择磨削用量时,应选用较大的工件速度vw和较小的磨削深度ap 。
(3)改善冷却条件① 采纳高压大流量法此法不但可以增加冷却作用,而且也增加了对砂轮的冲洗作用,使砂轮不易堵塞。
② 安装带空气挡板的喷嘴此法可以减轻高速回转砂轮表面处的高压附着气流作用,使磨削液能顺当喷注到磨削区。
③ 采纳磨削液雾化法或内冷却法采纳特地装置将磨削液雾化,使其带走大量磨削热,增加冷却效果;也可采纳内冷却砂轮,其工作原理如图所示。
经过严格过滤的磨削液由锥形套1经空心主轴法兰套2引入砂轮的中心腔3内,由于离心力的作用,磨削液经由砂轮内部有径向小孔的薄壁套4的孔隙甩出,直接浇注到磨削区。
图内冷却砂轮结构1-锥形盖2-主轴法兰套3-砂轮中心腔4-薄壁套。
发动机曲轴止推面磨削烧伤解决措施
发动机曲轴止推面磨削烧伤解决措施摘要:曲轴是发动机中的重要零件之一。
发动机曲轴止推面的显著特点是形状细长,接触面积大,加工精度要求高,也因此止推面的磨削烧伤成为了普遍存在的缺陷。
本文提出两种解决曲轴止推面磨削烧伤的方法。
汽车发动机曲轴发动机曲轴止推面在成形磨削过程中产生磨损烧伤非常普遍。
磨削烧伤破坏了表层金相组织,使表层金属强度和硬度降低,严重影响了止推面的耐磨性和曲轴使用寿命。
在为客户提供汽车发动机曲轴专用砂轮磨削定制方案时,也碰到了类似的问题。
公司通过调查研究,从理论和实践两个方面进行攻关,研发设计出专门针对发动机曲轴的外圆磨砂轮,成功配套于国内高精密数控磨床,最终解决了这个问题。
曲轴止推面磨削烧伤的原因分析磨削加工时磨粒对工件的作用包括滑擦、刻划和切削,在整个磨削过程中会产生大量的磨削热,使工件表面层的金相组织发生变化,造成磨削烧伤。
磨削烧伤会使曲轴止推面表层金属强度和硬度降低,甚至出现微观裂纹,而使工件表面质量恶化,严重地影响曲轴止推面的耐磨性和使用寿命。
改善曲轴止推面磨削烧伤的途径磨削热是造成磨削烧伤的根源,故改善磨削烧伤有两个途径:一是尽可能地减少磨削热的产生;二是改善冷却条件,尽量使产生的热量少传入工件。
可以从3个方面入手:选择合适的砂轮、选择合理的磨削余量和改善冷却条件。
汽车发动机曲轴止推面专用CBN砂轮①选择合适的砂轮。
曲轴止推面硬度高、面积大,砂粒易磨钝。
为了避免砂粒磨钝而产生大量磨削热,砂轮硬度宜选软些,以便磨钝的砂粒及时脱落,保持砂轮的自锐性。
组织较软的砂轮气孔多,可以容纳切屑,避免砂轮堵塞,又可将冷却液或空气带入磨削区域,从而使磨削区域温度降低。
在保证曲轴止推面粗糙度要求的前提下,宜选择较粗粒度的砂轮,以达到较高的去除比率;另外砂轮必须及时修整以保持其锋利。
②选择合理的磨削余量和磨削参数。
在生产实践中,常以提高工件速度,减少径向进给量来减少工件表面烧伤和裂纹。
值得一提的是,选择合理的磨削余量,还可以防止止推面出现喇叭口形状。
磨削烧伤和磨削裂纹的检查及防止措施
2.2 热处理方面
淬火组织(马氏体)应力大,要充分减少和消除这种应力,淬火后应马上进行回火处理,温度与时间(或
次数)适当。
第一种磨削裂纹是工件在快速加热至 100℃左右并迅速冷却而产生的。所以,为防止这第一种磨削裂
纹,工件应在 150~200℃左右回火。第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温至 300℃时,表面再次产生
较试验得出。
2 防止磨削裂纹的措施
2.1 磨削方面
(1)磨削裂纹的产生是因为磨削热所致,所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。
(2)选用硬度较软、粒度较粗的砂轮磨削,可降低磨削热,但如果粒度太粗时会影响工件的表面粗糙度。
(3)即粗磨选用粒度较粗的软砂轮磨削,便于强力磨削,提高效率,然后再用粒度细的砂轮进行精磨(背
吃刀量较浅)。分开两台磨床进行粗磨和精磨,这是一种比较理想的方法。
(4)工件充分消除应力,工件必须自然冷却到常温才能进行磨削。如时间允许工件自然时效 1~2个
月,消除应力后再进行磨削。
(5)选用粒度较为锋利的砂轮,及时清除砂轮表面积屑,减少背吃刀量,增加走刀(磨削)次数,减小工作
台速度,也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。
高温回火(<Ac1)烧伤区呈暗黑色(黑斑、黑烧伤),二次淬火(>Ac1)烧伤区呈亮白色(白斑、“白烧伤”)。磁 粉探伤无法显示烧伤。
磨削裂纹较粗大时可用放大镜观察,细小裂纹采用磁粉或荧光探伤。有必要时,可用室温下的 5%硝酸
酒精浸蚀数秒至 1min。
对于热处理应力过大而引起磨削裂纹有争议时可采用 65~70℃的 1∶1盐酸水溶液浸蚀 5~10min比
櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊
硬齿面齿轮、齿轴磨削烧伤裂纹产生的原因及解决方法
硬齿面齿轮、齿轴磨削烧伤裂纹产生的原因及解决方法作者:于永江来源:《中国新技术新产品》2016年第06期摘要:硬齿面减速机传动因其传动的扭矩大、精度高、运转平稳、噪声低、硬度高(一般HRC56~63)\使用寿命长等优点而被广泛的应用在矿山、港口、化工机械、钢厂轧机和水泥机械行业上,尽管硬齿面减速机较软齿面减速机有许多优点,但也有缺陷,那就是存在易产生磨削烧伤和裂纹,烧伤和裂纹导致齿轮过早的磨损及失效,必须重视并想办法予以解决。
关键词:烧伤裂纹产生的原因;磨削烧伤和裂纹的危害;解决磨削烧伤和裂纹的方法中图分类号:TH132 文献标识码:A一、烧伤裂纹产生的原因1 残余奥氏体的影响残余奥氏体由于砂轮磨削时产生的热和压力较高(一般磨削区温度在正常条件下为400℃~500℃,但在不正常的磨削条件下可达近1000℃或更高)促使残余奥氏体继续产生马氏体使组织应力不平衡,从而产生磨削裂纹,残余奥氏体量应控制在30%以下。
2 渗碳层浓度渗碳层浓度过高时,在渗碳层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化合物,由于这种物质硬度极硬,在磨削过程中可能出现局部过热倾向易发生表面烧伤,碳浓度应控制在0.75%~ 0.95%,碳浓度过高易产生磨削烧伤和裂纹。
3 碳化物分布和形态碳化物分布应均匀,碳化物形态应为球状、粒状或细点状分布为好,不允许有网状或角状碳化物,否则易在磨削中产生裂纹。
4 脱碳工件在热处理过程中,因环境保护不当,齿轮表面含碳量降低,这样在齿面上就产生一层薄的脱碳层,这层软的脱碳层会引起砂轮过载和过热,易产生烧伤。
5 回火在保证零件硬度的前提下,回火温度尽可能高一些,回火时间尽可能长一些,这样可以提高渗碳淬硬表面的塑性,而且使残余应力得以平衡或降低,改善表面应力的分布状况,这样可以降低出现磨齿裂纹的机率,提高磨齿效率和产品质量。
6 热处理变形应尽量减少热处理变形,这样可减少磨齿余量,若热处理变形过大,并且操作者不是在齿圈径向跳动最大处开始磨削,则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不均匀不正常的,从而易导致烧伤和裂纹的产生。
轴承磨削烧伤与裂纹鉴别、原因分析及预防
轴承零件磨削烧伤和裂纹的鉴别、原因分析及预防一.概述轴承套圈在磨加工中,由于磨粒对工件的切削、刻划和摩擦作用,使金属表面产生塑性变形,由工件内部金属分子间相对位移产生内摩擦而发热;砂轮切削时,相对于工件的速度很高,与工件表面产生剧烈的外摩擦而发热,又因为每颗磨料的切削都是瞬间的,其热量生成也在瞬间,又不能及时传散,所以在磨削区域的瞬时温度较高,一般可达到500~1200℃,如果散热措施不好,很容易造成工件表面的烧伤,在工件的表层(一般有几十微米几百微米)出现变质层,破坏了工件表面的组织,甚至出现肉眼可见的严重的烧伤。
酸洗后烧伤呈黑色,这种烧伤产生的温度在回火温度以上到临界点Ac1之间,大约在200℃~740℃之间。
低于轴承钢的回火温度不会产生烧伤。
二次淬火烧伤又称“白烧伤”,冷酸洗后烧伤呈亮白色,这种烧伤产生的温度范围在钢的临界点Ac1以上。
磨削烧伤在金属表层会产生很大应力,因而在烧伤处有时会出现裂纹,这种裂纹成为磨削裂纹。
通常情况下,磨削裂纹非常细小,肉眼观察无法发现,必须采用专用仪器才能将其区分。
磨削烧伤对轴承寿命影响非常大,有数据表明,有烧伤的轴承工作寿命仅为几小时到几十小时,仅为设计寿命的10%左右。
所以鉴别烧伤和裂纹,并采取有效措施减少或避免磨削烧伤和裂纹就显得尤为重要。
1、磨削烧伤和磨削裂纹的几种鉴别方法1.1冷酸洗法鉴别磨削烧伤滚子磨削烧伤用冷酸洗法鉴别,见图1和图2。
由图1a)可见,滚子经冷酸洗后,外径有暗黑色宽带,这些宽带是由于工件在磨削时产生的高温回火烧伤,马氏体组织发生分解,析出碳化物,使金属表面不耐腐蚀。
图1b)是回火烧伤的金相图。
图2为滚子端面在磨削时产生的二次淬火烧伤(箭头所指的白亮区)。
这种烧伤温度已经超过钢的临界点Ac1,大约在800℃以上。
原来的马氏体组织被重新加热转变成奥氏体,随后快冷被淬火。
在白亮区边缘被黑色带包围,这层黑色区属于高温回火烧伤区。
a)滚子磨削高温回火烧伤b)套圈磨削高温烧伤组织图图1高温回火烧伤1.2用显组织和显微硬度鉴别磨削烧伤用显微组织鉴别磨削二次淬火烧伤见图3,。
烧伤介绍及解决办法
产生的冷硬化的共同作用下发生分解,引起相变,形成较大的组织应力。
(3) 渗层碳浓度
渗层碳浓度过高,在渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物。由于这种物质极硬,在磨削过程中可能出现局部过热倾向和发生表面回火。
其硬度比原来的回火马氏体的高,在它的下层,因冷却较慢,出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体),
这种烧伤称为淬火烧伤。
3、退火烧伤
如果磨削区温度超过了相变温度,而磨削区域又无冷却液进入,表层金属将产生退火组织,表面硬度将急剧下降,
这种烧伤称为退火烧伤
(1) 碳化物的大小、数量、分布及形态。
如果渗碳层碳化物的颗粒大、数量多、分布不均匀,特别是形成网状或角状,将会导致材质的脆性增加。
(2) 残余奥氏体量过多。
若渗碳后淬火温度过高,就会使奥氏体晶粒粗大和奥氏体内含碳量过高,这样就会导致形成粗大的片状马氏体和过多的残余奥氏体。
磁弹法
(1)工作原理
磁弹法即BN法(Barkhansen Noise Method),是以1919年发现的物理学Barkhansen效应为基础开发的一种测试方法,它能有效地
对磨削烧伤进行测试。近年来,利用磁弹法研制的测试仪器已在零部件表面磨削烧伤检测中逐步得到应用,并充分显现出优越性。
②砂轮
⑴砂轮选择
在保证齿面粗糙度的前提下,磨料粒度应尽量选择大一些 ,以达到较高的去除量比率;渗碳钢硬度高,砂粒易磨钝,
为了避免砂粒磨钝而产生大量磨削热,砂轮硬度宜选软些,这样可以使磨钝了的磨粒及时脱落 ,保持砂轮经常有锐利的磨粒在工作 ,
钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹
钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹钛合金的磨削烧伤是指在磨削过程中,钛合金材料表面出现的局部熔融、汽化或化学反应等现象。
这些烧伤不仅影响工件表面的完整性,还会降低其疲劳强度和耐腐蚀性能。
磨削烧伤的主要原因是磨削参数选择不当,如磨削速度过快、磨削力过大等。
工件材料表面存在杂质、锈蚀或氧化层等也会导致烧伤。
为了预防钛合金的磨削烧伤,可以采取以下措施:优化磨削参数:根据钛合金的特性和加工要求,合理选择磨削速度、进给速度和磨削深度等参数,以降低磨削热和磨削力。
加强工件前处理:去除工件表面杂质、锈蚀或氧化层,确保表面清洁度。
使用合适的磨料:选用具有高硬度、高热稳定性和优良磨削性能的磨料,以保证磨削效果和工件表面质量。
冷却液使用:采用有效的冷却液,降低磨削温度和减轻工件热损伤。
钛合金的磨削裂纹是指磨削过程中产生的微观裂纹。
这些裂纹通常在材料表层以下扩展,对其疲劳强度和耐腐蚀性能产生不利影响。
磨削裂纹的主要原因是磨削应力超过材料承受能力,导致微观结构发生变化或产生残余应力。
工件材料硬度不均、存在内应力或刀具材质不合适等因素也可能导致磨削裂纹。
为了预防钛合金的磨削裂纹,可以采取以下措施:选用合适的刀具材质:针对钛合金的特性,选用具有高硬度、高热稳定性和优良耐磨性的刀具材质,以减少刀具磨损和避免工件表面粗糙。
降低磨削应力:优化磨削参数,采用低磨削速度、小进给量和浅磨削深度等措施,减少磨削应力和工件热损伤。
工件装夹优化:确保工件装夹牢固、稳定,以减少加工过程中的振动和变形。
冷却液使用:采用有效的冷却液,降低磨削温度和减轻工件热损伤,避免因局部高温而产生的微观结构变化和残余应力。
去应力处理:通过适当的热处理或振动消除工件内部的残余应力,提高工件的抗裂性能。
在实际案例中,钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹可能同时存在。
例如,某航空制造企业采用数控磨床加工钛合金叶片时,就曾遇到这两种问题。
通过分析症状、表现及诊断方法,工程师们发现磨削烧伤主要原因是磨削参数选择不当,而磨削裂纹主要是因为刀具材质不合适。
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磨削烧伤1. 磨削烧伤的分类磨削时,由于磨削区域的瞬时高温(一般为900-1500℃)形成零件层组织发生局部变化,并在表面的某些部分出现氧化变色,这种现象称为磨削烧伤。
磨削烧伤对零件质量性能影响很大,在实际加工过程中应尽量避免。
磨削烧伤有多种不同的分类方法。
根据烧伤外观不同,可分为全面烧伤(整个表面被烧伤)、斑状烧伤(表面上出现分散的烧伤斑点)、均匀线条状烧伤、周期线条状烧伤;按表层显微组织的变化可分为回火烧伤、淬火回火烧伤;还可根据烧伤深度分为浅烧伤(烧伤厚度<0.05mm)、中等烧伤(烧伤层厚度在0.005~0.01mm之间)、深度烧伤(烧伤层厚度>0.01mm)。
在生产中,最常见的是均匀的或周期的线条状烧伤。
由于在磨削烧伤产生时往往伴有表面氧化作用,而在零件表面生成氧化膜。
又因为氧化膜的厚度不同而使其反射光线的干涉状态不同;因此呈现出多种颜色。
所以,人们通常用磨削表面的颜色来判断烧伤的程度。
对钢件来说,随烧伤的加强,颜色一般呈现白、黄、褐、紫、兰(青)的变化。
不同磨削深度下,加工表面的烧伤颜色和氧化膜厚度。
值得注意的是:烧伤颜色仅反映了较严重的烧伤现象,而当零件表面颜色不变时,其表面组织也可能已发生了烧伤变化,这类烧伤通常不易鉴别,所以对零件使用性能危害更大。
目前,人们为了更好地控制烧伤的程度,已根据表面组织的变化时烧伤进行了分级,一般从0-8共分九级,其中,0级最轻,8级烧伤最严重。
1.烧伤产生机理轴承套圈在磨加工中,由于磨粒对工件的切削、刻划和摩擦作用,使金属表面产生塑性变形,由工件内部金属分子间相对位移产生内摩擦而发热;砂轮切削时,相对于工件的速度很高,与工件表面产生剧烈的外摩擦而发热,又因为每颗磨料的切削都是瞬间的,其热量生成也在瞬间,又不能及时传散,所以在磨削区域的瞬时温度较高,一般可达到800~1500℃,如果散热措施不好,很容易造成工件表面的烧伤,也就是在工件的表层(一般有几十微米到击败微米)发生二次淬火及高温回火,破坏了工件表面的组织,肉眼可以看出严重的烧伤。
表面出现严重的焦黄色或黑色氧化膜,轻微的烧伤则要用稀释的酸性溶液来浸蚀才能观察出来,烧伤部位呈黑色。
烧伤会降低工件的使用寿命。
2.预防烧伤方法由于烧伤是磨削区域产生大量的热量而又未及时散发造成的,因此避免烧伤必须减小热量的产生,加速热量的散发,也就是减小磨削时的内、外摩擦,且使工件得到充分有效的冷却。
对冷却液来讲,其成分浓度要合适,流量、压力要充分,确实起到清洗作用(冲刷砂轮及工件的摩擦,冷却和润滑作用)。
减少摩擦热的产生,终究是要减少磨削时的内、外摩擦,这要综合考虑以下几方面的因素:减小磨削厚度,使金属塑性变形减小,内摩擦减小,从而减少磨削热;提高工件转速,工件磨削表面通过磨削区域的时间缩短,可减少磨削热的聚积,从砂轮特性来讲,磨料硬度高,则切削性能好,可减少发热,但磨料硬度不可太硬,组织不能太细,否则磨钝的磨料不易脱落,磨料间微孔易塞实而使砂轮降低切削性能,并增加工件与砂轮的接触面积,在工件表面强烈挤压,摩擦导致温度增高。
因此为避免烧伤且保证磨料效率、工件精度,在粗磨时刻采用硬度低、组织号大的砂轮,选用较大的磨削厚度;在终磨时选用较硬的,组织号较小的砂轮,保证有效修整砂轮,并选用较小的磨削厚度;对于磨削强度高、硬度高和导热性差的材料,易采用较小的进给量,提高工件转速,可有效避免烧伤。
3.烧伤种类在实际生产中有以下具体因素可造成烧伤:(1)工艺系统振动、机床振动和液压系统压力不稳。
在振动瞬间会增大磨削量,造成烧伤,此时烧伤沿工件表面呈振纹分布,也叫振纹烧伤。
(2)砂轮修整不良、使磨料不锋利,造成烧伤,此时烧伤沿砂轮磨痕分布,也叫划痕烧伤。
(3)无心夹具吸力不足或支承松动,工件会产生瞬间滑动,会引起烧伤。
(4)磨削量不均匀,磨削厚度不一致,会产生局部烧伤。
(5)砂轮过硬,进给量过大、工件转速过高(工件速度过高会降低砂轮的切削能力)会使工件表面产生均布烧伤。
1)损伤的原因(1)热处理的影响a)残余奥氏体磨削时残余奥氏体由于砂轮磨削时产生的热和压力而转变,同时可能伴随出现表面回火和磨削裂纹。
残余奥氏体量应控制在30%以内。
b)渗层碳浓度渗层碳浓度过高,在渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物。
由于这种物质极硬,在磨削过程中可能出现局部过热倾向和发生表面回火。
渗层碳浓度过高,会使轮齿表面产生过多的残余奥氏体.从而导致烧伤和裂纹。
因此,表面碳浓度增加,则降低了磨削性能,一般表面碳浓度应控制在0.75%-0.95%范围以内。
c)碳化物分布及形态碳化物分布应均匀,粒度平均直径不大于lμm;碳化物形态应为球状、粉状或细点状沿网分布,不允许有网状或角状碳化物。
d)脱碳热处理时.表面或环境保护不当会产生表面氧化,这样在齿面上就会产生一层薄的脱碳层,这层软的脱碳层会引起砂轮过载或过热,从而造成表面回火。
e)回火在保证硬度的前提下,回火温度尽可能高一些,回火时间尽可能长一些。
这样可以提高渗碳淬硬表面的塑性,而且使残余应力得以平衡或降低.改善表面应力的分布状况。
这样可以降低出现磨齿裂纹的机率,从而提高磨齿效率。
f)变形应尽可能减少热处理变形.这样可以减小磨齿余量。
若热处理变形过大,如果磨齿操作不是在齿圈径向圆跳动最大处开始磨削,则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不正常的,从而导致烧伤及裂纹。
(2)磨削条件的影响磨齿时砂轮的切削速度很高,砂轮与轮齿的接触面积又很小,产生的热量可能在接触区域形成很高的温度,从而导致磨齿损伤。
a)磨齿余量磨齿余量过大会产生过多的磨削热,从而导致磨齿损伤。
应尽可能减小磨齿余量,为此必须:①减少热处理变形。
②淬火后按齿田精确找正,然后加工定位基准,以便齿面余量分布均匀。
③磨前采用硬质合金滚刀半精滚齿,去除热处理变形,b)切削规范磨齿时产生的热量大致与砂轮单位时间内切除的金属量成正比,因此为了避免磨齿损伤,必要时适当减少切深,降低展成进给量或纵向进给量。
c)砂轮①砂轮的选择渗碳钢硬度高,砂粒易磨钝,为了避免砂粒磨钝而产生大量磨削热,砂轮硬度宜选软些,以便磨钝的砂粒及时脱落,保持砂轮的自锐性。
宜选择组织较软的砂轮。
组织较软的砂轮气孔多,其中可以容纳切屑.避免砂轮堵塞,又可将冷却液或空气带入磨削区域,从而使磨削区域温度降低。
在保证齿面粗糙度要求的前提下,宜选择较粗粒度的砂轮,以达到较高的去除量比率。
②砂轮的平衡及修整砂轮必须精细地平衡,以便砂轮工作时处于良好的平衡状态。
砂轮必须及时修整以保持其锋利。
影响砂轮修整频次的因素很多.包括被磨材料的纯度和类型、冷却液的净度等。
修整砂轮的金刚石支座必须牢固。
若金刚石表面上有0.5-0.6mm 的磨损量,标志金刚石已磨钝了,应及时更换。
③严格控制砂轮传动系统及砂轮心轴的间隙。
砂轮传动带松紧调整合适。
d)冷却液磨削上艺中,冷却的控制是一个重要因素。
①冷却必须有效充分,冷却液必须喷到磨削区域;流量一般为40~45L/min,以实现充分冷却;压力一般为0.8~1.2N/mm2,以冲去粘在砂轮上的切屑;②保持冷却液的纯净,妥善地过滤,以清除冷却液的切屑、磨粒等脏物;冷却液的容器要足够大,以免掺入过多的气体或泡沫,③防止冷却液的温度急剧升高或降低,一般控制冷却系统的容积和工作间的室温,就足以控制冷却液的温度,然而在特殊储况下应当使用散热器2)磨齿损伤的检查(1)可采用硝酸腐蚀法检查烧伤。
(2)磨齿后必须检查是否产生裂纹。
可用下列方法之一进行检查:a)磁粉探伤,b)荧光渗透探伤,c)着色渗透探伤。
3)磨齿损伤对承载能力的影响齿面的烧伤和裂纹,在轮齿承受脉冲负荷时将影响其疲劳强度和使用寿命,甚至造成齿轮早期失效。
烧伤将导致齿面过早地磨损。
沿齿长方向的裂纹会导致齿根疲劳断齿,这是绝对不允许的。
沿齿高方向的裂纹会导致单方向断裂。
这种裂纹是最常见的。
当裂纹深度较浅时.可采用硬质合金滚刀将裂纹去除,再重新磨齿。
当沿齿高方向和沿团长方向的裂纹同时出现时,可能形成网状裂纹,它会导致齿面剥落.这当然是绝对不允许的。
提高工件转速可以防止烧伤.烧伤的主要几个原因及解决方法:1.砂轮太硬选择稍软的砂轮2.背吃刀量大减少背吃刀量,增加光磨时间3.切削不充足切削液要充分4.粗磨烧伤过深进给量要小,切削液要充分5.磁力不足,工件停转调整磁力6.工件转速过低调整工件转速7.砂轮主轴振摆大检修主轴8.金刚石不锐利反转金刚石,以锐利尖角修整,或换金刚石9.砂轮修整不好重新修整稍放慢修整速度应该是上面几条的了裂纹淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹。
后者又叫时效裂纹。
造成淬火开裂的原因很多,在分析淬火裂纹时,应根据裂纹特征加以区分。
一、淬火裂纹的特征在淬火过程中,当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时,便会导致裂纹产生。
淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的,裂纹的分布则没有一定的规律,但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。
在显微镜下观察到的淬火开裂,可能是沿晶开裂,也可能是穿晶开裂;有的呈放射状,也有的呈单独线条状或呈网状。
因在马氏体转变区的冷却过快而引起的淬火裂纹,往往是穿晶分布,而且裂纹较直,周围没有分枝的小裂纹。
因淬火加热温度过高而引起的淬火裂纹,都是沿晶分布,裂纹尾端尖细,并呈现过热特征:结构钢中可观察到粗针状马氏体;工具钢中可观察到共晶或角状碳化物。
表面脱碳的高碳钢工件,淬火后容易形成网状裂纹。
这是因为,表面脱碳层在淬火冷却时的体积胀比未脱碳的心部小,表面材料受心部膨胀的作用而被拉裂呈网状。
二、非淬火裂纹的特征淬火后发生的裂纹,不一定都是淬火所造成的,可根据下面特征来区分:淬火后发现的裂纹,如果裂纹两侧有氧化脱碳现象,则可以肯定裂纹在淬火之前就已经存在。
淬火冷却过程中,只有当马氏体转变量达到一定数量时,裂纹才有可能形成。
与此相对应的温度,大约在250℃以下。
在这样的低温下,即使产生了裂纹,裂纹两侧也不会发生脱碳和出现明显氧化。
所以,有氧化脱碳现象的裂纹是非淬火裂纹。
如果裂纹在淬火前已经存在,又不与表面相通,这样的内部裂纹虽不会产生氧化脱碳,但裂纹的线条显得柔软,尾端圆秃,也容易与淬火裂纹的线条刚健有力,尾端尖细的特征区别开来。
三、实例探讨一:轴,40Cr,经锻造、淬火后发现裂纹。
裂纹两侧有氧化迹象,金相检验,裂纹两侧存在脱碳层,而且裂纹两侧的铁素体呈较大的柱状晶粒,其晶界与裂纹大致垂直。
结论:裂纹是在锻造时形成的非淬火裂纹。
当工件在锻造过程中形成裂纹时,淬火加热即引起裂纹两侧氧化脱碳。
随着脱碳过程的进行,裂纹两侧的碳含量降低,铁索体晶粒开始生核。
当沿裂纹两侧生核的铁素体晶粒长大到彼此接触后,便向离裂纹两侧较远的基体方向生长。