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磨削裂紋產生機理、特征與防止措施
發布時間:2023-07-20 11:25:31來源:瀏覽:544次

磨削加工在機械制造行業中廣泛地被應用,經熱處理淬火的碳素工具鋼和滲碳淬火鋼零件,在磨削時與磨削方向基本垂直的表面常常出現大量的較規則排列的裂紋--磨削裂紋,它不但影響零件的外觀,更重要的是還直接影響零件的質量。
  一、磨削裂紋的產生機理
  磨削裂紋的產生是磨削熱引起的,磨削時零件表面的溫度可能高達820~840
或更高。
  淬火鋼的組織是馬氏體和一定數量的殘余奧氏體,處于膨脹狀態(未經回火處理尤為嚴重)。如果將其表面快速加熱至100
左右并迅速冷卻時,必然將產生收縮,這是第一次收縮。這種收縮僅發生在表面,其基體仍處于膨脹狀態,從而使表面層承受拉應力而產生微裂紋,這是第一種裂紋。當溫度升至300時,表面再次產生收縮,從而產生第二種裂紋。馬氏體的膨脹收縮隨著鋼中含碳量的增加而增大,故碳素工具鋼和滲碳淬火鋼產生磨削裂紋尤為嚴重。
  淬火鋼中的殘余奧氏體,在磨削時受磨削熱的影響即發生分解,逐漸轉變為馬氏體,這種新生的馬氏體集中于表面,引起零件局部體積膨脹,加大了零件表面應力,導致磨削應力集中,繼續磨削則容易加速磨削裂紋的產生;此外,新生的馬氏體脆性較大,磨削也容易加速磨削裂紋的產生。另一方面,在磨床上磨削工件時,對工件既是壓力,又是拉力,助長了磨削裂紋的形成。如果在磨削時冷卻不充分,則由于磨削而產生的熱量,足以使磨削表面薄層重新奧氏體化,隨后再次淬火成為淬火馬氏體。因而使表面層產生附加的組織應力,再加上磨削所形成的熱量使零件表面的溫度升高極快,這種組織應力和熱應力的迭加就可能導致磨削表面出現磨削裂紋。
  二、磨削裂紋的特征
  磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同,磨削裂紋只發生在磨削面上,深度較淺,且深度基本一致。較輕的磨削裂紋垂直于或接近垂直于磨削方向的平行線,且規則排列的條狀裂紋,這是第一種裂紋。較嚴重的裂紋顯龜甲狀(封閉網絡狀),其深度大致為0.03-0.15mm。用酸腐蝕,裂紋明顯易見。這是第二種裂紋。
  三、磨削裂紋的防止措施
  磨削工藝方面
  (1)磨削裂紋的產生是因為磨削熱所致,所以降低磨削熱是解決磨削裂紋的關鍵。一般所采用的濕磨法,無論如何注入切削液,切削液都不可能在磨削的同時進入磨削面,因而無法降低磨削點位置的磨削熱。切削液只能是使砂輪和零件的磨削點在磨削走過后瞬時受到冷卻,同時切削液對零件的磨削點起淬火作用,因而事實上加大了磨削裂紋的產生。如果采用于磨法,背吃刀量選擇較淺的磨法,可減少磨削裂紋。但是這種方法效果不是很顯著,而且灰塵飛揚,影響工作環境,不宜采用。
  (2)選用硬度較軟、粒度較粗的砂輪來磨削,可以降低磨削熱。但如果粒度太粗時會影響工件的表面粗糙度。對于表面粗糙度質量要求高的工件,不能采用此法,因而受到一定的限制。(3)分粗精磨,即粗磨選用粒度較粗的軟砂輪磨削,便于強力磨削,提高效率,然后再用粒度細的砂輪進行精磨(背吃刀量較淺)。分開兩臺磨床進行粗磨和精磨,這是一種比較理想的方法。
  (4)剛出爐的工件,必須待工件自然冷卻后(冷卻到常溫)才能進行磨削。如果在時間允許的情況下,最好讓工件自然時效1~2個月,消除應力后再進行磨削,這也會收到很好的效果。
  (5)選用粒度較為鋒利的砂輪,PA36~46K,及時清除砂輪表面積屑,減少背吃刀量,增加走刀(磨削)次數,減小工作臺速度,取<=1~2m/min,也是一種有效的減少磨削裂紋的途徑。

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