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磨削燒傷及其解決方案
文章來源：摘自 張國(guó)耀 （鄭州超微磨料具有限公司）
摘要：鑒于磨削過程中工件燒傷的問題一直困擾著產(chǎn)品的質(zhì)量問題，從磨削燒傷的形成的機(jī)理、磨削燒傷的檢查方法、磨削燒傷的分級(jí)、磨削燒傷的避免措施、磨削燒傷的影響因素、磨削燒傷解決方法。讓我們從基礎(chǔ)對(duì)磨削燒傷形成認(rèn)識(shí)、到對(duì)磨削燒傷的解決方法形成一整套的方案，其中：砂輪的選擇在磨削燒傷過程中非常重要。以避免我們生產(chǎn)中避免燒傷、遇到燒傷而找到合理的解決方法。適用于外圓磨燒傷、內(nèi)圓磨燒傷、平面磨燒傷、端面磨燒傷、無心磨燒傷等磨削方式。
關(guān)鍵詞：磨削燒傷 燒傷砂輪的選擇 燒傷解決方法 燒傷原理 燒傷級(jí)別
一、定義：磨削時(shí)，由于磨削區(qū)域的瞬時(shí)高溫（一般為900－1500℃）到相變溫度以上時(shí)， 形成零件表層金相組織發(fā)生變化（大多表面的某些部分出現(xiàn)氧化變色），使表層金屬?gòu)?qiáng)度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。
二、磨削燒傷機(jī)理： 當(dāng)磨削表面產(chǎn)生高溫時(shí)，如果散熱措施不好，很容易在工件表面（從幾十um到幾百um）發(fā)生二次淬火及高溫回火。如果磨削工件表面層的瞬間溫度超過鋼種的AC1點(diǎn)，在冷卻液的作用下二次淬火馬氏體，而在表層下由于溫度梯度大，時(shí)間短，只能形成高溫回火組織，這就使在表層和次表層之間產(chǎn)生拉應(yīng)力，而表層為一層薄而脆的二次淬火馬氏體，當(dāng)承受不了時(shí)，將產(chǎn)生裂紋。
三、磨削燒傷的原因：
處理的影響
a)殘余奧氏體 磨削時(shí)殘余奧氏體由于砂輪磨削時(shí)產(chǎn)生的熱和壓力而轉(zhuǎn)變，同時(shí)可能伴隨出現(xiàn)表面回火和磨削裂紋。殘余奧氏體量應(yīng)控制在30％以內(nèi)。
b)滲層碳濃度 滲層碳濃度過高，在滲層組織中容易形成網(wǎng)狀碳化物或過多的游離碳化物。由于這種物質(zhì)極硬，在磨削過程中可能出現(xiàn)局部過熱傾向和發(fā)生表面回火。滲層碳濃度過高，會(huì)使工件表面產(chǎn)生過多的殘余奧氏體．從而導(dǎo)致燒傷和裂紋。因此，表面碳濃度增加，則降低了磨削性能，一般表面碳濃度應(yīng)控制在0.75％-0.95％范圍以內(nèi)。
c)碳化物分布及形態(tài) 碳化物分布應(yīng)均勻，粒度平均直徑不大于lμm；碳化物形態(tài)應(yīng)為球狀、粉狀或細(xì)點(diǎn)狀沿網(wǎng)分布，不允許有網(wǎng)狀或角狀碳化物。
d)脫碳 熱處理時(shí)．表面或環(huán)境保護(hù)不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生表面氧化，這樣在工件上就會(huì)產(chǎn)生一層薄的脫碳層，這層軟的脫碳層會(huì)引起砂輪過載或過熱，從而造成表面回火。
e)回火 在保證硬度的前提下，回火溫度盡可能高一些，回火時(shí)間盡可能長(zhǎng)一些。這樣可以提高滲碳淬硬表面的塑性，而且使殘余應(yīng)力得以平衡或降低．改善表面應(yīng)力的分布狀況。這樣可以降低出現(xiàn)工件裂紋的機(jī)率，從而提高磨削工件的效率。
f)變形 應(yīng)盡可能減少熱處理變形．這樣可以減小磨削余量。若熱處理變形過大，如果磨
將是不正常的，從而導(dǎo)致燒傷及裂紋。。
四、磨削燒傷檢查方法： 1.觀色法 2.酸洗法 3.金相組織法 4.顯微硬度法 5. 磁彈法（巴克豪森噪聲技術(shù)）
五、磨削燒傷的分級(jí)： 磨削燒傷有多種不同的分類方法。根據(jù)燒傷外觀不同，可分為全面燒傷（整個(gè)表面被燒傷）、斑狀燒傷（表面上出現(xiàn)分散的燒傷斑點(diǎn)）、均勻線條狀燒傷、周期線條狀燒傷；按表層顯微組織的變化可分為回火燒傷、淬火回火燒傷；還可根據(jù)燒傷深度分為淺燒傷(燒傷厚度＜0.05mm)、中等燒傷(燒傷層厚度在0.005~0.01mm之間)、深度燒傷(燒傷層厚度＞0.01mm)。在生產(chǎn)中，最常見的是均勻的是周期的線條狀燒傷。 由于在磨削燒傷產(chǎn)生時(shí)往往伴有表面氧化作用，而在零件表面生成氧化膜。又因?yàn)檠趸さ暮穸炔煌蛊浞瓷涔饩€的干涉狀態(tài)不同；因此呈現(xiàn)出多種顏色。所以通常用磨削表面的顏色來判斷燒傷的程度，也就是“觀色法”對(duì)鋼件來說，隨燒傷的加強(qiáng)，顏色一般呈現(xiàn)白、黃（400-500℃）、褐、紫（800~900℃）、蘭(青)的變化。不同磨削深度下，加工表面的燒傷顏色和氧化膜厚度不同。 燒傷顏色僅反映了較嚴(yán)重的燒傷現(xiàn)象，而當(dāng)零件表面顏色不變時(shí)，其表面組織也可能已發(fā)生了燒傷變化，這類燒傷通常不易鑒別，所以對(duì)零件使用性能危害更大。目前，人們?yōu)榱烁玫乜刂茻齻某潭?，已根?jù)表面組織的變化，對(duì)燒傷進(jìn)行了分級(jí)，一般從0-8共分九級(jí)，其中，0級(jí)最輕，8級(jí)燒傷最嚴(yán)重。
六、預(yù)防磨削燒傷的措施 1.盡量減少磨削時(shí)產(chǎn)生的熱量。 2.盡量加速熱量的散發(fā)。 3.避免前道工序的影響。
七、磨削燒傷影響因素及解決方法
（一）．磨削方式磨削條件的影響： 1.磨削余量過大。 2.合理的磨削參數(shù)設(shè)定，合理的選擇磨削用量。在磨削用量少時(shí)出現(xiàn)燒傷，應(yīng)增大縱向進(jìn)給速度：磨削量大時(shí)出現(xiàn)燒傷，應(yīng)減少進(jìn)給量，增加磨削次數(shù)。 3.工件轉(zhuǎn)速合理設(shè)定，過高或者過低都不太好。 4.磁力不足,工件停轉(zhuǎn) 調(diào)整磁力. 5.砂輪主軸振擺大 檢修主軸. 6.嚴(yán)格控制砂輪傳動(dòng)系統(tǒng)及砂輪心軸的間隙，砂輪傳動(dòng)帶松緊調(diào)整合適。 7.工件和砂輪電機(jī)扭矩選用是否足夠。
（二）、砂輪的選擇問題：
1. 砂輪材質(zhì)選擇不當(dāng)，砂輪的選擇最基本的砂輪磨料要與磨削的工件皮配合理。
2.砂輪粒度偏細(xì)，砂輪粒度在滿足粗糙度要求的條件下選擇粗號(hào)。
3.砂輪硬度偏硬，選擇偏軟點(diǎn)的砂輪，提高砂輪的自銳性。
4.砂輪組織過?。ňo），選擇偏大、疏松的砂輪；以有利于排屑，減少燒傷的發(fā)生機(jī)率。在一些情況下可以考慮使用大氣孔砂輪。
5.對(duì)砂輪進(jìn)行特殊的處理。
6.砂輪直徑過大，而磨削面積增大會(huì)引起燒傷；根據(jù)工件的情況可以選擇砂輪直徑較小的砂輪，尤其適用于內(nèi)圓磨削。
7.對(duì)砂輪使用面進(jìn)行開槽，這種磨削方式稱為“間斷式磨削”，可以減少發(fā)熱及增加散熱的效果；也有利于充分排屑。
8.砂輪鈍化，及時(shí)修整砂輪。
9.砂輪的平衡不好，必須對(duì)砂輪進(jìn)行精細(xì)的平衡，以便砂輪在工作時(shí)處于良好的平衡狀態(tài)。 10.砂輪保持持續(xù)的鋒利性。
（三）、砂輪的修整問題：
1.砂輪鈍化，及時(shí)修整砂輪。
2. 砂輪修整的過細(xì)，使微刃切削性能降低；在滿足粗糙度的工藝要求下，盡量讓砂輪修整的粗糙些。
3.砂輪修整器不銳利，使用砂輪修整器其它面進(jìn)行修整，或者進(jìn)行修磨與更換。
4.可以讓砂輪的邊角進(jìn)行修磨一下。
5.修整砂輪的金剛石支座必須牢固。
（四）、冷卻方面的問題：
普通冷卻方法
1.磨削液選擇不當(dāng)，選擇合理的磨削液。一般選擇油性的磨削液，降低了磨削區(qū)的溫度，會(huì)適當(dāng)減少燒傷的發(fā)生。在有條件的情況下選擇品牌的磨削液。
2.可在采取濕磨的情況下一定不采用干磨。
3.磨削液有效充分供給，不但要磨削區(qū)供給充足，而且壓力要大；才可以讓溫度降低與充分排屑。
4.保持冷卻液的純凈。
5.保持冷卻液較低的溫度，從而可以降低磨削區(qū)的溫度，必要時(shí)可使用散熱器。
6.磨削液噴嘴安放位置不妥，應(yīng)使噴嘴盡可能靠近磨削區(qū)。
7. 冷卻液噴嘴加裝空氣擋板。
8.使用內(nèi)冷卻砂輪：內(nèi)冷卻法是將經(jīng)過嚴(yán)格過濾的冷卻液通過中空主軸引入砂輪的中空腔內(nèi)。由于離心力的作用，將切削液沿砂輪孔隙向四周甩出，直接冷卻磨削區(qū)。
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