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新闻中心

磨削液对零件表面特性与砂轮磨削效果的影响 2016年12月13日

磨削液对零件表面特性与砂轮磨削效果的影响

磨削液的特性虽然目前尚有不清楚之处,但是应当认识到,在上述各种特性的综合作用下,其效果能够增强。在使用过程中,仅考虑某一项特性是不可取的。油基磨削液的主要特征是润滑性,而水基磨削液的主要特征是冷却性。表1给出了磨削液的特性与各种磨削液的相互联系方式,即大致定性的作用和当今一般认为希望得到的磨削效果。


表1  磨削液种类及可能获得的磨削效果

项目

添加剂情况

磨削液的三个作用

磨削性能

润滑作用

冷却作用

渗透清洗作用

增大磨除量

减小砂轮损耗

减小磨削力

改善表面粗糙度

保持尺寸精度

防止表面状态恶化

防止砂轮堵塞

油基磨削液

混合油

无添加剂

A~B

D

B

B

B

B

B

B

B

B

不活性极压油

含添加剂

A

D

B

A

A

A

A

A

A

B

活性极压油

硫系极压添加剂

A

D

B

A

A

A

A

A

A

B

水基磨削液

乳化液

-

B

C

C

C

C

B

B

C

B

D

可溶液

-

B

B

B

B

B

B

B

B

B

B

溶解液

-

D

A

D

B

D

D

D

C

D

A

注:A为作用非常大;B为作用大;C为有一定作用;D为几乎无效。


有表1可知,油基磨削液由于其润滑特性,能防止磨粒切削刃的磨耗磨损,可维持较长时间磨削。因此,对于工件磨除量、砂轮损耗量、磨削力、加工表面粗糙度、工件的表面状态(烧伤、裂纹、残余应力)等都有优异效果。对于水基磨削液来说,虽然在改善磨削性能的效果上不如油基磨削液,但在水基磨削液中,具有一定润滑性且渗透清洗作用优越的可溶性磨削液,仍然有比较优异的性能。原因是,可溶性磨削液具有一定的润滑性,能够在一定程度上防止磨粒变钝。同时,渗入砂轮气孔或磨粒裂缝内的磨削液在防止砂轮堵塞等方面有着良好效果。


磨削液对零件表面完整性的影响


1 磨削液对表面粗糙度的影响

 下图所示为磨削液与被加工零件的表面粗糙度关系。由图可知,润滑性能较好的油性磨削液磨削效果较好,加工表面粗糙度要比水基磨削液有所改善。在水基磨削液中,乳化液和可溶性的效果大致相当,可得到较小的表面粗糙度。由图同时可以看出,随着磨削深度的增加,表面粗糙度恶化。


2 磨削液对加工表面显微硬度及硬化层深度的影响

 图给出了用WA46LV砂轮磨削T7A碳素钢时,不同磨削液对零件表面显微硬度及硬化层深度的影响。由图可知,用不同磨削液磨削的零件,其表面显微硬度相差并不大,但硬化层深度却有较大不同,获得硬化深度超小的磨削液是水溶液,乳化液次之,干磨削超深。用WA60KV砂轮磨削W18Cr4V高速钢时,磨削液对加工表面显微硬度及硬化层深度的影响与磨削正火碳素工具钢不同。由于二次淬火的原因,在离被加工表面大约2μm处硬度提高。当采用干磨削时,由于冷却速度小,表面层产生退火现象,出现较低硬度。


3 磨削液对残余应力的影响

磨削过程中,由于磨削热而产生的热应力为零件参与盈利的主要部分,所以零件表面温度是至关重要的。图所示为不同磨削液对零件表面温度和参与应力的影响。由图可知,加极压添加剂的油性磨削液工件表面温度超低且表面残余应力也较小。但磨削轴承钢时的实验表明,并非在所有磨削情况下都具有图所示的规律,对磨削轴承钢(59HRC)来说,当磨削深度在ap=0.025μm时,使用油基磨削液可得到很好的磨削效果,表面呈压力状态,在较大磨削深度ap=0.05μm的条件下,油性磨削液并不利,其原因是大磨削深度下磨削热高,油基润滑液冷却性能较差,磨削表面不仅温度高,且参与盈利大多呈拉应力状态。


4 磨削液对磨削表面的影响

 图给出了磨削轴承钢时不同磨削液对磨削烧伤级烧伤前工件可磨次数的影响。由图可知,用干磨削、水及乳化液磨削时,发生烧伤的极限深度不同:干磨削产生烧伤的极限磨削深度超小,用乳化液磨削时产生烧伤的极限磨削深度超大,而水居中。同时可以看出,湿磨时的极限磨削深度几乎提高两倍。三种磨削条件下,乳化液的磨削效果超好。由图所示的磨削液对烧伤前可磨次数的影响可见,魔种磨削液中,用油基磨削液的可磨次数超多,溶解液的可磨次数超少。同时在可溶液中,加有极压添加剂的比未加的磨削液对减轻磨削烧伤更有利。表1给出了各种磨削液成分与磨削烧伤的关系。

表1  磨削液成分与磨削烧伤的关系

磨削液

性能

成分

实验结果(有无磨削烧伤)

备注(研究项目)

黏度(30℃)/mm2·s-1

闪点/℃

活性程度

矿物油含量

油脂含量

含量

含量

含量

A

30

152

1级

(不活性)

90

10

-

-

-

严重烧伤

黏度

B

50

162

1级

90

10

-

-

-

严重烧伤

黏度

C

70

174

1级

88

10

2

-

-

严重烧伤

黏度

D

50

154

1级

78

20

2

-

-

轻微烧伤

油脂

氯化物

E

30

152

1级

84.85

10

5

-

0.15

轻微烧伤

磷化物氯化物

F

30

152

4级

(活性)

87

10

2

1

-

不发生烧伤

硫化物

由表1可见,在磨削液中,含有硫等极压添加剂的模型磨削液显示出了超优越效果。据分析,这主要是由于硫系极压添加剂与工件材料反映,形成了抗剪切强度较低的硫化铁膜,从而减轻了磨粒切削刃的磨损,维持了正常磨削。


5 磨削液对磨削裂纹的影响

 由图5-5可见,回火温度对磨削裂纹的影响较显著,当被磨工件在100℃以下回火时,产生裂纹的极限磨深为0.005mm左右,而当回火温度在300℃时,产生裂纹的极限磨深为0.035mm,因此磨削前工件的热处理状态对磨削裂纹有至关重要的影响。相比较来看,水基磨削液的种类对磨削裂纹的影响不十分显著。据报道,在防止磨削裂纹方面,油基磨削液是有效的。


磨削液对砂轮磨削性能的影响


1 磨削液对工件磨除量、砂轮损耗量、磨削比的影响

 对于工件的磨除量、砂轮损耗量和磨削比,都是油基磨削液超有效,而水及磨削液效果较差。在水基磨削液间相互对比时,其效果可依次排为可溶液、乳化液、溶解液,其中可溶液的效果超为显著。

2 磨削液对磨削力的影响

 不同类型的磨削液对磨削力的影响规律是,润滑性能好的油基磨削液的磨削力超小,在水及磨削液之间,可溶液和润滑液大致相当,润滑性能差的溶解液的磨削力大。

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