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    數控淬火機床為什么會磨削燒傷(磨削燒傷的原因有哪些)

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    使用數控淬火機床加工過程中,在工件的加工區由于切削熱會使加工表面溫度升高。當溫度超過金相組織變化的臨界點時,就會產生金相組織變化。對于一般的切削加工,切削熱大部份被切屑帶走,影響不嚴重。

    但對磨削加工而言,由于其產生的單位面積上的切削熱要比一般切削加工大數十倍,故工件表面溫度可高達1000℃左右,必然會引起表面層金相組織的變化,使表面硬度下降,伴隨產生殘余拉應力及裂紋,從而使數控淬火機床和工件的使用壽命大幅降低,這種現象稱為磨削燒傷。磨削燒傷產生時,數控淬火機床和工件表面層常會出現黃、褐、紫、青等燒傷色,它們是工件表面由于瞬時高溫引起的氧化膜顏色。

    磨削燒傷會降低材料的耐磨性、耐腐蝕性和疲勞強度,燒傷嚴重時還會出現裂紋。

    使用數控淬火機床淬火鋼零件的磨削燒傷主要有以下形式:

    1、回火燒傷,指當磨削區溫度顯著地超過鋼的回火溫度但仍低于相變溫度時,工件表層出現回火屈氏體或回火索氏體軟化組織的情況。

    2、淬火燒傷,當磨削區溫度超過相變溫度Ac1時,工件表層局部區域就會變成奧氏體,隨后受到冷卻液及工件自身導熱的急速冷卻作用而在表面極薄層內出現二次淬火馬氏體,次表層為硬度大為降低的回火索氏體,這就是二次淬火燒傷。

    3、退火燒傷,當工件表面層溫度超過相變臨界溫度時,則馬氏體轉變為奧氏體。若此時無冷卻液,表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強度均大幅度下降。這種現象稱為退火燒傷。

    影響數控淬火機床磨削燒傷的因素有:

    1.磨削用量

    主要包括磨削深度、工件縱向進給量及工件速度。當磨削深度增大時,工件的表明溫度及表層下不同深度的溫度都會隨之升高,磨削燒傷增加,故磨削深度不可過大;工件縱向進給量的增加使得砂輪與工件的表面接觸時間相對減少,散熱條件得到改善,磨削燒傷減輕;增大工件速度雖然使磨削區溫度上升,但由于熱源作用時間減少,金相組織來不及變化,總的來說可以減輕磨削燒傷。

    對于增加進給量、工件速度而導致的表明粗糙度增大,一般采用提高砂輪轉速及較寬砂輪來補償。

    2.冷卻方法

    采用切削液帶走磨削時的熱量可以避免燒傷,但目前適用的冷卻方法效果較差,原因是切削液未能進入磨削區。

    為了使切削液能較好的進入磨削區起到冷卻作用,目前采用的主要方法有內冷卻法、噴射法、間斷磨削法與古油砂輪等。內冷卻法是將切削液通過砂輪空心主軸引入砂輪的中心腔內,由于砂輪具有多孔性,當砂輪高速旋轉時,強大的離心力將切削液沿砂輪空隙向四周甩出,使磨削區直接得到冷卻。

    3.工件材料

    工件材料硬度越高,磨削發熱量越多;但材料過軟,則易于堵塞砂輪,反而使加工表面溫度急劇上升。

    工件材料的強度可分為高溫強度與常溫強度。高溫強度越高,磨削時所消耗的功率越多。例如在室溫時,45鋼的強度比20crmo合金鋼的強度高65n/mm2,但在600℃時,后者的強度卻比前者高180n/mm2,因此20crmo鋼的磨削加工發熱量比45鋼大。

    工件材料的韌性越大,所需磨削力也越大,發熱也越多。

    導熱系數低的材料,如軸承鋼、高速鋼等在磨削加工中更易產生金相組織的變化。

    4.砂輪的選擇

    硬度過高的砂輪結合力太強,自銳性差,將使磨削力增大,易產生磨削燒傷,故常選用較軟的砂輪。提高砂輪磨粒的硬度、韌性和強度,有助于保持刃尖的鋒利性及自銳性,從而抑制磨削燒傷。金剛石磨料由于其強度、硬度都比較高,而且在無切削液的情況下,它的摩擦系數也只有0.05,相對而言最不易產生磨削燒傷,是一種理想的磨料。

    砂輪結合劑應為具有一定彈性的材料,如樹脂類。這樣當某種原因使磨削力增大時,磨粒能產生一定的彈性退讓,使切削深度減小;同時由于樹脂的耐熱性差,高溫時結合性能顯著下降,磨粒易于脫落。這些都有助于避免磨削燒傷。

    選用粗粒度砂輪磨削時,既可減少發熱量,又可在磨削軟而塑性大的材料時避免砂輪的堵塞。磨削燒傷的定義:磨削燒傷是指磨削時,由于磨削區域的瞬時高溫(一般為900~1 500℃)到相變溫度以上時,形成零件表層金相組織變化(大多表面的某些部分出現氧化變色),使表層金屬強度和硬度降低,并伴有殘余應力產生,甚至出現微觀裂紋,這種現象稱為磨削燒傷。磨削燒傷機理是當磨削表面產生高溫時,如果散熱措施不好,很容易在工件表面(從幾十微米到幾百微米)發生二次淬火及高溫回火。如果磨削工件表面層的瞬間溫度超過鋼種的Ac1點,在冷卻液的作用下產生二次淬火馬氏體,而在表層下由于溫度梯度大,時間短,只能形成高溫回火組織,這就使表層和次表層之間產生拉應力,而表層為一層薄而脆的二次淬火馬氏體,當承受不了應力時,將產生裂紋。

    所以為解決這一問題可以從以下幾個方面進行了原因查找:

    ①產品結構是否合理。

    ②材料及熱處理殘余應力是否過大。

    ③磨削方式是否正確。

    ④砂輪的選擇是否合理。

    ⑤砂輪的修整是否及時、銳利。

    ⑥數控機床冷卻是否充分。

    ⑦磨削參數是否合理。

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