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有效解決圓角淬火曲軸磨削裂紋的方法

關鍵詞 曲軸 , 磨削 , 淬火 , 砂輪|2017-03-08 09:46:39|應用技術|來源 機械專家網
摘要 有效解決圓角淬火曲軸磨削裂紋的方法:我們在磨削圓角淬火曲軸時,發現在曲軸主軸徑和曲柄銷軸徑的圓角及擋寬端面處經常出現磨削裂紋現象。較輕的裂紋深度較淺,且深度基本不一致,較嚴重的裂紋...
       有效解決圓角淬火曲軸磨削裂紋的方法:
       我們在磨削圓角淬火曲軸時,發現在曲軸主軸徑和曲柄銷軸徑的圓角及擋寬端面處經常出現磨削裂紋現象。較輕的裂紋深度較淺,且深度基本不一致,較嚴重的裂紋,顯龜甲狀,呈封裝網絡狀,其裂紋深度大致為0.03~0.15mm。多數磨削裂紋與磨削方向基本垂直呈平等線排列,一般條狀裂紋比較有規律,少數磨削面有帶燒傷的裂紋狀,不規則。這是磨削圓角淬火曲軸時存在的一個比較嚴重的質量問題。
       一、圓角淬火曲軸磨削裂紋的原因分析:
       根據實際加工的圓角淬火曲軸看,磨削主軸徑和曲柄銷軸徑的外圓表面均無磨削裂紋,只是在軸徑擋寬端面及圓角處才出現裂紋。磨削擋寬端面及圓角是砂輪端面及圓角進行切削,接觸面積最大,排屑困難,冷卻效果差的部位。一般在單位切削面積上的切削力比磨削外圓大,發熱量也相對高。由于磨削熱引起的熱應力直接受磨削區域的溫度差所決定,工作區域磨削溫度愈高,溫度差就愈大。在磨削升溫的過程中,工作表面層膨脹受到周圍及內層的限制,熱應力表現為壓應力。而在冷卻期間,由于磨削區域表面迅速冷縮而受到內層及周圍的阻力,熱應力變為拉應力。因此,磨削產生的裂紋,主要因素是磨削冷卻期間的瞬間應力變化所造成的。
       二、防止圓角淬火曲軸磨削裂紋的方法:
       1、粗磨和精磨采用兩臺磨床分開進行,粗磨時選用粒度較粗的軟砂進行磨削,便于強力磨削,提高生產效率,然后再用粒度較細的砂輪進行精磨。
       2、砂輪線速度愈高,擠壓引起摩擦力也愈大,使曲軸磨削區域溫度升高,熱應力增加,所以圓角淬火曲軸磨削時不宜采用過高的砂輪線速度。
       3、工件材料硬度高,磨粒容易鈍化,摩擦力增加,就會在工件表面層形成擠壓現象,而磨削區域產生的熱量也就愈大,軸徑表面形成的溫度差也愈大。交界線兩側的溫度越大,則引起的拉應力就越大。當瞬時應力超過軸徑表面淬火層組織的斷裂強度時,就要引起沿著磨削方向的垂直裂紋。為了使磨鈍的磨粒能及時脫落,應選用較軟的砂輪,為避免曲軸軸徑表面燒傷,一般選用WA46K砂輪。
       4、砂輪應及時進行修整,否則砂輪鈍化后切削作用減少,而砂輪與曲軸間的摩擦擠壓加劇,磨削力和磨削熱顯著增加,容易引起曲軸軸徑表面燒傷和產生細小的裂紋,所以砂輪要及時修整,保持砂輪磨粒鋒利。
       5、改變磨削液的加注方法。傳統的磨削液加注方法有以下幾種:
       1)普通供液法(又稱澆注法),是利用低壓泵(0.1~0.2MPa)通過噴中級向磨削區供給磨削液方法。這種方法簡便易行,應用廣泛。但是往往由于磨削液流速低,壓力小,很難沖破砂輪高速回轉所形成的氣流障礙,注入磨削弧區,冷卻效果較差。
       2)高壓噴射供液法,是采用高壓泵(1~6MPa)以提高供液壓力。把磨削液高速噴出,使其沖破氣流屏障進入弧區,將磨削熱迅速帶走。致使磨削區溫度下降,這種供液方法冷卻效果顯著。
       3)氣流擋板輔助加注法,是在砂輪外圓面及側面設置可調節的氣流擋板,阻擋空氣向弧區快速流動,擋板與砂輪表面間隙應盡量小,并且可隨砂輪直徑減小而適當調整。采用這種氣流擋板結構,既可使噴嘴噴出的磨削液流貼緊在砂輪表面上,從而較順利地進入弧區,又能防止磨削液向兩邊飛濺。通常普通噴嘴噴出的磨削液壓力隨砂輪的轉速提高急劇下降,而用氣流擋板后,噴嘴噴出的磨削液壓力與砂輪轉速無關,能保證恒定的壓力。
       4)穿流供液法又稱砂輪內冷卻法,它是利用砂輪自身的多孔性,從砂輪的中心供給磨削液,由于砂輪回轉離心力的作用,使磨削液在砂輪工作時,從其外表面噴出直線磨削液進入磨削區的一種供液法。普通供液和穿流供液相比較,穿流供液顯示出比普通供液更優異的效果,但這種供液系統成本較高。
       5)開槽砂輪供液法是隨著開槽砂輪斷續緩磨工藝的應用,能使更多的磨削液進入弧區,起間斷冷卻作用,使磨削熱積聚減少,冷卻效果較為顯著。
       6、改進后的磨削液加注法將上述各種磨削液加注方法,進行綜合使用效果尤佳,采用可調氣流擋板和高、低壓供液泵同時使用。高壓供液泵輸出的磨削液用來清洗冷卻砂輪,低壓供液泵輸出的磨削液用來供液,同時給所使用砂輪的兩個側面開上槽,實現斷續磨削。我公司主要是采用這種綜合供液法的供液方式,對普通磨床冷卻系統進行改造后來磨削圓角淬火曲軸,通過近三年來的使用情況看效果比較好。
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