解决磨削裂纹启示

《解决磨削裂纹启示》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、解决磨削裂纹的新思路、新途径产生磨削裂纹的原因是复杂的，因素很多。如材料的物理性能，化学成分；铸造、锻压毛坯带来的各种缺陷；淬火、氮化等热处理不当等等，都会影响到磨削时出现裂纹。本文所研究的问题，仅限于磨削过程带来的裂纹。为了提高曲轴的疲劳强度和耐磨性，对主轴颈和连杆颈进行中频淬火(包括圆角)或氮化等方法进行强化。对于中频淬火，特别是硬氮化的轴颈，由于磨削方法不当，极易产生裂纹。裂纹对在工作中承受极大负荷的曲轴来说，是引起曲轴断裂的致命缺陷，因此，是绝对不能允许的。解决磨削裂纹的难度很大。一直困扰着一些企业。现在一般使用低应力磨削法，实践证明这是

2、一种有效的方法，但也存在一些问题。1　低应力磨削低应力磨削是解决磨削裂纹的较好途径，目前在国内外使用较为广泛。低应力磨削采用的方法是:选用砂轮的硬度很软，粒度偏粗，磨削速度低，进给量小。在使用极压磨削液的条件下，可在磨削表面内0.025mm处，形成小于120MPa的残留应力，由于应力小，且大多为压应力，因此不产生裂纹。低应力磨削的工艺参数见表1。　　上述表的数据是用调质钢40CrNiMo经淬火、回火后，表面硬度Ra50的试件，进行平面磨削实验而得到的结果。根据低应力磨削原理，曾应用于磨削硬氮化的302曲轴，效果较好。所磨主轴颈经探伤检测，没有裂纹

3、。其磨削条件及工艺参数如下:曲轴材料42CrMn，氮化深度≥0.5mm，硬度HV450，在M131外圆磨床上磨主轴颈外圆，砂轮为棕刚玉，粒度46，硬度H(软2)，工件转速120r/min，砂轮速度26m/s，径向进刀量0.003mm，磨削液为硫化油。虽然低应力磨削是解决磨削裂纹常用的一种有效办法，但其效率太低，不适用于大批量生产。而且太软偏粗的砂轮，对保证曲轴的精度和粗糙度极为不利，要勤修砂轮，砂轮消耗大，加工成本高。在没有砂轮自动修整器的情况下，辅助时间长，影响生产效率。为此提出了探讨高效无裂纹磨削工艺的课题。42　磨削应力及裂纹产生过程曲轴的

4、机械加工过程中，会产生残留应力，磨削加工也不例外，有关研究表明，它的残留应力是由塑变应力、热变应力及相变应力三部分构成。对于表面淬火的曲轴，特别是硬氮化的曲轴，表面是一层硬壳，硬度为HV≥420(HR15N≥82)，硬则脆，脆极易产生裂纹。脆则塑性差，因此硬而脆的表面，产生塑性变形应力的可能性很小，可以不考虑。磨削过程由摩擦、挤压及切削三过程组成。磨削过程中的摩擦和挤压剧烈时，它的能量绝大部分将转化为热能，其中传入工件的达到了80%，大量的热能使磨削区域的温度达到500℃-800℃，而磨粒的切削刃与切屑接触点的温度，瞬时值可达1000℃，传入工件

5、的高温又集中于磨削部位的表层，表层温度高，里层温度低，表层及里层受热膨胀的体积大小因温度差不能同步，相互之间的牵制作用，形成了热变应力。对于表面硬度高的轴颈，这是磨削中残留应力的最主要部分。磨削时的表层温度若超过720℃左右的相变温度时，表层组织要发生相变，不同的金相组织，其体积大小是不同的，体积的增大与缩小，与金相组织的类型有关，外层金相组织改变而内层不变，相互之间的牵制作用，形成了相变应力，若将磨削时的表层温度控制在720℃范围内，不产生相变，也就不会形成相变应力。当磨削时表层温度超过相变温度720℃时，在温度剧升和相变的双重因素作用下，表层

6、的体积向外膨胀，沿周边伸长，温度向内层传递较慢，里层温度低，膨胀也慢，它阻碍外层膨胀，使外层在周边上不能伸长，造成外层的压应力，这时不会产生裂纹。当磨削液使工件冷却时，表层迅速收缩，这时里层温度变化不大，不能同步收缩，里层对表面极薄层收缩的阻碍作用，形成表层的拉应力，使表层开裂，出现裂纹。总之，拉应力产生裂纹，压应力有利于提高工件的疲劳强度。3　不产生磨削裂纹的工艺途径从产生裂纹的机理中可知，产生裂纹的根本原因，是磨削过程产生了高温。因此，磨削时工件不产生高温，或将高温在传入工件表层前将其带走，从这两方面着手，才是解决磨削裂纹的根本途径。高温绝大

7、多数来源于磨削过程中的摩擦和挤压，减少摩擦和挤压是降低温度的关键。只有磨粒刃口锋利时，磨削过程是切削过程占主导地位，摩擦、挤压很轻微，产生的热量小，表层温度自然就低了。只要做到刃口锋利，并能维持较长时间的锋利。加强润滑，减小摩擦、挤压，也延长了锋利刃口的寿命。当刃口钝化时，应及时修整砂轮。基于上述认识，决定从下列五个方面开展工作。3.1　砂轮磨料是关键，选择合适的砂轮。对磨料性能的要求是硬度高，抗弯强度大，耐热性能好(热稳定性好)4刃口锋利，且自锐能力强，耐磨性能高，能长期维护刃口锋利。磨料中棕刚玉价位低，其性能较差。白玉较好，铬刚玉、单晶刚玉和

8、微晶刚玉则更好一些。有一些混合磨料性能也能满足要求。最理想的磨料为立方氮化硼(CBN)各种性能均优于刚玉类磨料，其显微硬度是刚玉的3—5