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磨削烧伤详解
发布时间:2019-10-21 点击数:3788

前言

在磨削加工时,由于磨削区域的瞬时高温(一般为9001500℃)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,所以澳门新威斯人网站需要分析磨削系统,对应不同的材质、参数选用合适的磨具加工去避免此类现象的发生。

 

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烧伤产生机理

在磨削加工中,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9001500℃。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(一般有几十微米到几百微米)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。

 

02

烧伤的种类

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)会使工件表面产生烧伤。

 

03

形成烧伤的原因及应对办法

 ◉ 工件热处理的影响
1)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。

2)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。
3)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。

4)脱碳。热处理时表面或环境保护不当会产生表面氧化,这样在表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。
5)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。

6)变形。应尽可能减少热处理变形,这样可以减小磨削余量。若热处理变形过大,则每次磨削的磨削余量将是不正常的,从而导致烧伤及裂纹。

◉ 砂轮的选择
1)砂轮硬度。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。
2)砂轮浓度。宜选择浓度较小的砂轮。浓度较小的砂轮气孔多,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。
3)砂轮粒度。在保证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。
  ◉ 磨削参数条件

1)砂轮的安装与平衡。安装砂轮后必须严格检查砂轮跳动及摆动,并且砂轮必须确保做平衡,以便砂轮工作时处于良好的平衡状态。

2)冷却液。冷却的控制是避免烧伤一个重要因素。冷却必须有效充分,冷却液必须喷到磨削区域,以冲去粘在砂轮上的切屑;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;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,然而在特殊情况下应当使用散热器。

3)磨削进给速度。过快的磨削进给速度会使磨削区域温度上升,所以应该尽可能降低进给速度。

4)磨削余量。过大的磨削余量会加剧磨削温度的升高。应适当减小磨削余量。

5)工件转速。提高工件转速可以防止烧伤,降低单位磨削接触的时间,从而降低磨削热的产生。

 

结语

综上几点分析,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,并且需使工件得到充分有效的冷却。深圳西斯特结合多年的磨削系统解决方案经验,为客户提供不同工件材质、工况下的最优磨削方案,以避免磨削烧伤此类不良问题给客户带来的损失。