河北熱煨彎頭表面層金相組織的變化及影響
1. 表面層金相組織變化與磨削燒傷的原因
機械加工過程中,在熱煨彎頭的加工區(qū)及其鄰近的區(qū)域,溫度會急劇升高,當溫度超過熱煨彎頭 材料金相組織變化的臨界點時,就會發(fā)生金相組織變化。對于一般切削加工而言,溫度還不會上升到如此程度。但對于磨削加工來說,由于單位面積上產(chǎn)生的切削熱比一般切削方法要大幾十倍,當溫度超過相變臨界點時,易使熱煨彎頭 表面層的金相組織發(fā)生變化,從而使表面層的硬度和強度下降,產(chǎn)生殘余應力甚至出現(xiàn)微觀裂紋。這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷,它嚴重影響了熱煨彎頭 的使用性能。
磨削燒傷時,表面會出現(xiàn)黃、褐、紫、青等燒傷色。這是熱煨彎頭 表面在瞬時高溫下產(chǎn)生的氧化膜顏色。不同的燒傷色表明燒傷的程度不同。較深的燒傷層雖然在好后的光磨時磨去了燒傷色,但燒傷層并未完全去除,這會給熱煨彎頭 帶來隱患。
例如,磨悴火鋼時,在熱煨彎頭 表面層上形成的瞬時高溫將使表面金屬產(chǎn)生以下三種金相組織變化:
( I ) 如果熱煨彎頭 表面溫度未超過相變溫度 , ( 一般中碳鋼為 820 屯),但超過馬氏體的轉變溫度
(一般中碳鋼為 300 屯),這時馬氏體將轉變?yōu)橛捕容^低的同火屈氏體或索氏體,這叫回火燒傷。
(2 )當熱煨彎頭 表面溫度超過相變溫度,'如果這時有充分的切削液,在切削液的急冷作用下,熱煨彎頭 會出現(xiàn)二次悴火馬氏體,其硬度比回火馬氏體高,但很薄,只有幾微米厚,其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體,導致表面層總的硬度降低,這稱為悴火燒傷。
(3)當熱煨彎頭 表面層溫度超過相變溫度A.,'則馬氏體轉變?yōu)閵W氏體,如果這時無切削液,則表面硬度急劇下降,熱煨彎頭 表層被退火,這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。干磨時很容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。
1. 磨削燒傷的改善措施
磨削熱是造成燒傷的根源,故改善磨削燒傷可有兩個途徑:一是盡可能減少磨削熱的產(chǎn)生,二是改善冷卻條件,盡量使產(chǎn)生的熱量少傳入熱煨彎頭 。
(l ) 合理選擇磨削用量。磨削深度增加時,熱煨彎頭 表面及表面層不同深度的溫度升高,燒傷會增加。熱煨彎頭 縱向進給量J越大,砂輪與熱煨彎頭 表面接觸時間相對減少,因而熱的作用時間減少,散熱條件得到改善,熱煨彎頭 表面和表面層各深度的溫度均下降,故可減輕燒傷。增加熱煨彎頭 速度時,磨削區(qū)表面溫度增高,但熱源作用時間減少,因而可減輕燒傷。因此,為了減輕燒傷而同時又能保持高的生產(chǎn)率,一般選用較大的熱煨彎頭 速度和較小的磨削深度產(chǎn)同時 ,為了 彌補熱煨彎頭 速度增大造成表面粗糙度值增大的缺陷 ,可以 提高砂輪速度。實踐證明,同時提高砂輪速度,和熱煨彎頭 速度可以避免燒傷。
(2 )砂輪的選擇。對于硬度太高的砂輪,鈍化砂粒不易脫落,容易產(chǎn)生燒傷,因此用軟砂輪較好。砂輪結合劑好好采用具有一定彈性的材料,如樹脂、橡膠等,一般來說,選用粗粒度砂輪磨削,不容易產(chǎn)生燒傷。
(3 )冷卻條件。采用切削液帶走磨削區(qū)的熱量可以避免燒傷。目前常用的冷卻方法效果較差,由于高速旋轉的砂輪表面上產(chǎn)生強大氣流層,實際上沒有多少切削液能進人磨削區(qū),因此采取有效的冷卻方法有其重要意義主要措施有:
@采用高壓大流量冷卻,既可增強冷卻作用,又可沖洗砂輪表面,但機床須配置防護罩,防止冷卻液四處飛濺。
@采用噴霧冷卻,壓縮空氣使冷卻液霧化,并以高速噴入磨削區(qū),霧化了的冷卻液在汽化時帶走大量的熱量,但這需要一套專用設備。
@內冷卻法是將冷卻液送到砂輪內腔,砂輪高速旋轉時,靠離心力使冷卻液通過砂輪的孔隙被甩出來,冷卻液可直接進入磨削區(qū)。采用內冷卻法要求使用多孔砂輪,對冷卻液應仔細過濾,以免堵塞砂輪孔隙。
比較簡單的方法是在噴嘴上設置擋板,并使它緊貼砂輪表面,擋板可以減輕砂輪圓周表面上高壓氣流的影響,使冷卻液能順利進入磨削區(qū)。