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知识有效解决圆角淬火曲轴磨削裂纹的方法

来源: 机械专家网

时间:2017-03-15

磨削    磨削裂纹   

摘要:我们在磨削圆角淬火曲轴时,发现在曲轴主轴径和曲柄销轴径的圆角及挡宽端面处经常出现磨削裂纹现象。较轻的裂纹深度较浅,且深度基本不一致,较严重的裂纹,显龟甲状,呈封装网络状,其裂纹深度大致为0.03~0.15mm。

有效解决圆角淬火曲轴磨削裂纹的方法:

       我们在磨削圆角淬火曲轴时,发现在曲轴主轴径和曲柄销轴径的圆角及挡宽端面处经常出现磨削裂纹现象。较轻的裂纹深度较浅,且深度基本不一致,较严重的裂纹,显龟甲状,呈封装网络状,其裂纹深度大致为0.03~0.15mm。多数磨削裂纹与磨削方向基本垂直呈平等线排列,一般条状裂纹比较有规律,少数磨削面有带烧伤的裂纹状,不规则。这是磨削圆角淬火曲轴时存在的一个比较严重的质量问题。

       一、圆角淬火曲轴磨削裂纹的原因分析:

       根据实际加工的圆角淬火曲轴看,磨削主轴径和曲柄销轴径的外圆表面均无磨削裂纹,只是在轴径挡宽端面及圆角处才出现裂纹。磨削挡宽端面及圆角是砂轮端面及圆角进行切削,接触面积最大,排屑困难,冷却效果差的部位。一般在单位切削面积上的切削力比磨削外圆大,发热量也相对高。由于磨削热引起的热应力直接受磨削区域的温度差所决定,工作区域磨削温度愈高,温度差就愈大。在磨削升温的过程中,工作表面层膨胀受到周围及内层的限制,热应力表现为压应力。而在冷却期间,由于磨削区域表面迅速冷缩而受到内层及周围的阻力,热应力变为拉应力。因此,磨削产生的裂纹,主要因素是磨削冷却期间的瞬间应力变化所造成的。

       二、防止圆角淬火曲轴磨削裂纹的方法:

       1、粗磨和精磨采用两台磨床分开进行,粗磨时选用粒度较粗的软砂进行磨削,便于强力磨削,提高生产效率,然后再用粒度较细的砂轮进行精磨。

       2、砂轮线速度愈高,挤压引起摩擦力也愈大,使曲轴磨削区域温度升高,热应力增加,所以圆角淬火曲轴磨削时不宜采用过高的砂轮线速度。

       3、工件材料硬度高,磨粒容易钝化,摩擦力增加,就会在工件表面层形成挤压现象,而磨削区域产生的热量也就愈大,轴径表面形成的温度差也愈大。交界线两侧的温度越大,则引起的拉应力就越大。当瞬时应力超过轴径表面淬火层组织的断裂强度时,就要引起沿着磨削方向的垂直裂纹。为了使磨钝的磨粒能及时脱落,应选用较软的砂轮,为避免曲轴轴径表面烧伤,一般选用WA46K砂轮。

       4、砂轮应及时进行修整,否则砂轮钝化后切削作用减少,而砂轮与曲轴间的摩擦挤压加剧,磨削力和磨削热显着增加,容易引起曲轴轴径表面烧伤和产生细小的裂纹,所以砂轮要及时修整,保持砂轮磨粒锋利。

       5、改变磨削液的加注方法。传统的磨削液加注方法有以下几种:

       1)普通供液法(又称浇注法),是利用低压泵(0.1~0.2MPa)通过喷中级向磨削区供给磨削液方法。这种方法简便易行,应用广泛。但是往往由于磨削液流速低,压力小,很难冲破砂轮高速回转所形成的气流障碍,注入磨削弧区,冷却效果较差。

       2)高压喷射供液法,是采用高压泵(1~6MPa)以提高供液压力。把磨削液高速喷出,使其冲破气流屏障进入弧区,将磨削热迅速带走。致使磨削区温度下降,这种供液方法冷却效果显着。

       3)气流挡板辅助加注法,是在砂轮外圆面及侧面设置可调节的气流挡板,阻挡空气向弧区快速流动,挡板与砂轮表面间隙应尽量小,并且可随砂轮直径减小而适当调整。采用这种气流挡板结构,既可使喷嘴喷出的磨削液流贴紧在砂轮表面上,从而较顺利地进入弧区,又能防止磨削液向两边飞溅。通常普通喷嘴喷出的磨削液压力随砂轮的转速提高急剧下降,而用气流挡板后,喷嘴喷出的磨削液压力与砂轮转速无关,能保证恒定的压力。

       4)穿流供液法又称砂轮内冷却法,它是利用砂轮自身的多孔性,从砂轮的中心供给磨削液,由于砂轮回转离心力的作用,使磨削液在砂轮工作时,从其外表面喷出直线磨削液进入磨削区的一种供液法。普通供液和穿流供液相比较,穿流供液显示出比普通供液更优异的效果,但这种供液系统成本较高。

       5)开槽砂轮供液法是随着开槽砂轮断续缓磨工艺的应用,能使更多的磨削液进入弧区,起间断冷却作用,使磨削热积聚减少,冷却效果较为显着。

       6、改进后的磨削液加注法将上述各种磨削液加注方法,进行综合使用效果尤佳,采用可调气流挡板和高、低压供液泵同时使用。高压供液泵输出的磨削液用来清洗冷却砂轮,低压供液泵输出的磨削液用来供液,同时给所使用砂轮的两个侧面开上槽,实现断续磨削。我公司主要是采用这种综合供液法的供液方式,对普通磨床冷却系统进行改造后来磨削圆角淬火曲轴,通过近三年来的使用情况看效果比较好。

领域:行业应用

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