12crlmovg合金钢管砂带磨削试验及工艺研究

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1、12CrlMoVG合金钢管砂带磨削试验及工艺研究张磊1，2， 余维才3， 黄云1，2(1．重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044；2．重庆市材料表面精密加工及成套装备工程技术研究中心；重庆40021；3．攀钢集团成都钢钒有限公司金堂分公司，四川成都610403) 　　摘要：研究了5头无心外圆砂带磨床磨削12CrMoVG合金钢管的磨削工艺。通过对比试验，找出了影响砂带磨削12Cr1MoVG合金钢管表面材料去除量和表面质量的原因，得出了较优的砂带磨削工艺参数，将该工艺参数用于钢管镀覆前的机械加工处理，可提高钢管加工质量和加工效率，降低生

2、产成本。关键词：12Cr1MoVG合金钢管；砂带磨削；表面材料去除量；表面粗糙度；堵塞程度；砂带寿命　12Cr1MoVG是珠光体耐热合金结构钢，具有较好的高温力学性能，冷变形时塑性高，无回火脆性倾向，切削加性较好，焊接性尚可，一般在高温正火及高温回火状态下使用；主要用于超高压锅炉中工作温度≤570—585℃的过热器管、介质温度≤570℃的管路附件(法兰、法兰盖等)，以及其他用途的锻件(如平孔盖、温度计插座)[1-4]。　在对12Cr1MoVG合金钢管外表面制作防腐涂层(涂油或镀铜等)之前需要除去表面的氧化皮和缺陷层等，并保证一定的表面粗糙度，

3、避免应力集中，保证其使用强度。目前常用的处理方法有清洗、工具除锈、酸洗、抛丸除锈等4类，而抛丸除锈是最理想的管道除锈处理方式。抛丸除锈的原理是通过大功率电机带动叶片高速旋转，使钢砂、钢丸、铁丝段、矿物质等磨料高速喷射于金属表面，在冲击和摩擦作用下，清除金属表面的铁锈及其他污染，并得到有一定精糙度的，显露金属本色的表面。该处理方法一方面彻底清除了铁锈、氧化物和污物；另一方面在磨料猛烈冲击和摩擦力的作用下，使钢管达到所需要的表面粗糙度【5】。但这种表面处理方式很容易将抛丸所使用的磨料嵌入到待加工钢管的表面，加速了钢管表面的电化学腐蚀，不仅成本高，

4、而且提高钢管表面质量的能力有限。因此，急需一种既能获得较好表面加工质量，又能充分降低甚至消除引起钢管表面电化学腐蚀不利因素的机械加工前钢管表面处理工艺。中国机床工具工业协会涂附磨具分会主办——中国涂附磨具网（http://www.cncaa.org）实践证明，采用磨削工艺是明显优于其他机械切削工艺的一种较好的解决方案。而砂带磨削是一种集磨削、研磨、抛光多种功能于一体的复合加工工艺；具有磨削工件表面质量好，不易引入污染物，加工成本低等优势。砂带磨削工艺作为与砂轮磨削同等重要的一种现代精密加工方法，是钢管修磨工艺中最有效的手段之一[6-8]。本研

5、究通过采用不同工艺对12CrlMoVG合金钢管进行磨削试验，分析磨料与工件间的交互作用机理，讨论了影响钢管表面的磨削质量、砂带堵塞程度及砂带寿命的主要因素，旨在找出一种适合12crlMoVG合金钢管高效、高质的砂带磨削加工工艺。1试验装置及条件本试验是在重庆市材料表面精密加工及成套装备工程技术研究中心研发的2M5015D-5B无心外圆砂带磨床上进行的。2M5015D-5B无心外圆砂带磨床结构如图1所示。 1-磨头护罩2-磨头组件3-磨头4-压轮机构5-托轮升降机构6-托轮组件图12M5015D-5B无心外圆砂带磨床结构示意图 中国机床工具工业

6、协会涂附磨具分会主办——中国涂附磨具网（http://www.cncaa.org）　为了提高磨削效率和磨削质量，该磨床共配置了5个浮动磨头，每个磨头所用的砂带粒度均不相同。1—5号磨头所用的砂带磨料粒度依次增大，工件由右向左进给一次磨削完成。工件进给采用变频调速，以适应各种工艺参数的选用。工件自转并连续送进，配合堆料架和自动上下料架，工件多机头连续加工，上下料架采用气压控制，磨削采用恒压力水磨方式。采用规格为3480mm×150mm的砂带，砂带磨料为陶瓷堆积磨料、氧化铝磨料、锆刚玉磨料、碳化硅磨料，磨料粒度号为P24、P36、P60、P120

7、、P240，分别对规格为Φ38.1mm×9.5×5m(外径×壁厚×长度)的12Cr1MoVG合金钢管进行恒压力水磨。2试验方法在进行磨削试验时，首先通过单因素试验分析磨削过程中影响12cr1MoVG合金钢管表面质量、砂带堵塞程度及砂带寿命的主要因素。然后分析不同条件下砂带的磨损情况，具体方法如下。(1)改变各磨头的砂带线速度v0在各磨头法向磨削力不变情况下，对工件进行磨削加工。测量工件的表面粗糙度和工件磨削前后的质量并计算表面材料去除量。由于5个磨头的砂带线速度组合有多种，很难在短时间内找出一种理想的方案。根据经验，从多种组合方案中筛选出以下

8、6种速度组合方案(表1)，以求从这6种速度组合方案中找到一种更加切合生产实际的组合方案。 中国机床工具工业协会涂附磨具分会主办——中国涂附磨具网（http://ww