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机床设计之家

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磨削过程中磨具磨损现状分析及原因   

2014-12-31 17:34:22|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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磨削过程中磨具磨损现状分析及原因 磨耗磨损 在工件材料中,一般都含有多种高硬度的质点,在磨粒与工件相对摩擦的过程中,会使磨料发生机械磨损。某些难磨材料(高速钢、高钒钢和高碳钢等)。在磨削时,这种磨料磨损的现象比较严重。因此,有人称之为反磨削,即工件中的硬质点把砂轮上的磨粒磨去。 比较常见的是用刚玉砂轮磨削某些铸铁的情况。铸铁固化时,会沉积出奥氏体-渗碳体。低硅铸铁中,渗碳体与硅独立存在。如果含硅量增加,碳化硅会逐渐取代碳化铁形成共溶体。而碳化硅的硬度高于刚玉,因此用刚玉砂轮磨这种铸铁时,就会很快钝化而使磨粒丧失切削性能。尤其是在径向进给量很小的精磨时,这种现象格外明显。各种合金钢中,最常见的硬质点是合金元素碳化物。 除碳化物外,工件材料中还可能含有各种硼化物和氮化物。常见的一些化合物及其硬度可以参考相关资料,而且许多化合物的硬度超过了刚玉和碳化硅。含有大量这类化合物的材料,就需采用硬磨料来加工。此外,在钢中除了固有的成分外,还可能在熔炼和浇注的过程中混入各种外来的夹杂物。往往是耐火材料的组成物混入在液态钢中,也包括了钢和浇注时形成的多种氧化物等。 塑性磨损 在磨削高温的作用下,磨粒会因为塑性变形而磨损,塑性磨损取决于工件材料的热硬度。磨削时,磨粒接触区的温度较高,接近被磨材料的熔点,如果磨粒接触区的热硬度小于切削层在剪切面上的热硬度,则磨粒接触区将产生较大的塑性变形而磨损。 各种磨料与硬质合金相比,在高温下都具有较高的硬度,即具有较大的抗塑性磨损的能力。刚玉磨削钢材,铸铁及其它在1000度以下软化的材料一般不会出现塑性破坏,但是刚玉和碳化硅却不适合于磨削高温合金,比如钼合金和镍合金等。从塑性磨损的角度来看立方氮化硼的应用范围较广,可用来磨削高速钢、高温合金、钛合金和陶瓷等。金刚石虽然具有很大的塑性强度,但磨削钼、钨等难熔金属时,仍不能得到满意的结果。因为金刚石在此温度的受力条件下也可能产生塑性流动。 在磨削实验时,磨粒表面上观察到的塑性流动,并不一定是其本身的塑性变形。比如,刚玉磨钢材时,由于界面的化学作用,会在磨粒表面形成尖晶石。这是一种全塑性变形而迅速磨损的化合物。 扩散磨损 扩散磨损是指磨粒与被磨材料在磨削高温下接触时,元素相互扩散,造成磨粒表层弱化而产生的磨损。由金属物理可知,两紧密接触的金属材料,在高温高压下,经过一定时间,在其接触表面处就会出现扩散现象,且扩散是相互的。两材料间原子的相互扩散与材料的化学元素密切相关。对于不同的磨料与工件材料的组合,其扩散速度是不同的。 一般来说,温度愈高,扩散系数愈大,溶质在溶剂中的扩散厚度愈厚,扩散磨损便会加更多。用金刚石砂轮磨削碳钢时,金刚石也扩散了碳元素,它们之间的接触表面出现了石墨层,随着钢中碳含量的减少,金刚石的颗粒磨损便会增加。而扩散磨损和化学磨损是一样的,都与磨料及工件材料有关,也和磨削的环境和用量有关,针对某一种材料,欲减少扩散磨损,除了选择合适的砂轮外,还要选择最佳的磨削用量和磨削条
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