楊園園

(中國航發哈爾濱東安發動機公司.黑龍江 哈爾濱 150066 )

　　摘 要：文章主要對鈦合金零件在磨削燒傷問題上進行研究和試驗，并總結出抑制磨削燒傷的參數，砂輪，冷卻液等影響因素，防止鈦合金磨削燒傷的發生。

　　關鍵詞：鈦合金零件；磨削燒傷；砂輪；冷卻液

　　1 慨述

　　鈦合金磨削的研究在國外已有數十年的歷史，在鈦合金磨削機理上和鈦合金磨削的性能上都有深入的研究，形成了適用的規范和標準，其對機床、砂輪、冷卻液、加工方式、磨削工藝參數的選擇上都有明確的規定。目前，在國外已經是非常成熟的技術，在航空領域得(de)到了廣泛的(de)應用，產品精度(du)大(da)幅度(du)提高，使得(de)航空(kong)航天制(zhi)造技術(shu)領先于我同(tong)數十年。

　　通過(guo)開展鈦(tai)合金磨(mo)(mo)削(xue)試(shi)驗，對鈦(tai)合金磨(mo)(mo)削(xue)進行(xing)深入的(de)研究，摸索出抑制磨(mo)(mo)削(xue)燒傷和(he)磨(mo)(mo)削(xue)裂紋的(de)磨(mo)(mo)削(xue)參數。

    2 影響鈦合金磨削燒傷的因素

    2.1 鈦合金材料特點

    (1) 比(bi)強度(du)高；(2)耐熱(re)性(xing)好；(3 )抗(kang)蝕性(xing)好；(4 )熱(re)導率小(xiao)；(5) 彈性(xing)模量小(xiao)。

    鈦合金(jin)的(de)材料(liao)特(te)(te)點引起(qi)的(de)磨削加工(gong)特(te)(te)點：(1)磨削力大(da)、磨削溫度高；(2)磨削過程中變形復雜；(3 )砂輪粘附(fu)嚴重，粘附(fu)物(wu)脫落可導致砂輪磨粒(li)破碎(sui)與脫落。

    2.2 磨削原理

    磨削區(qu)域的放(fang)(fang)熱現象是造(zao)成(cheng)燒傷的主要(yao)原因，放(fang)(fang)熱結果使工件表層(ceng)的金相組織(zhi)發生變化，大(da)大(da)改變了它的機械(xie)性能和使用性能 。

    2.3 機床

    為(wei)了保證零件(jian)尺寸精度(du)和各項加工(gong)參數的穩定性，并能(neng)(neng)(neng)夠實現(xian)輪廓磨(mo)削、振動磨(mo)削等功(gong)能(neng)(neng)(neng)。機床具(ju)有振動磨(mo)削功(gong)能(neng)(neng)(neng)，操(cao)(cao)作面(mian)板(ban)，便攜式操(cao)(cao)作單(dan)元，可(ke)設(she)定修(xiu)整工(gong)具(ju)速(su)度(du)．同時具(ju)有校正整個工(gong)件(jian)，修(xiu)整特殊(shu)砂(sha)輪形狀(zhuang)的功(gong)能(neng)(neng)(neng)。

　　2.4 砂輪

　　根據鈦合金磨削用砂輪的材料、粒度、硬度選擇的一般原則，確定了適合鈦合金磨削的砂輪牌號。砂輪結構較疏松，有一定氣孔，磨削鈦合金時，效率較高，磨削溫度較低，砂輪不堵塞；砂輪修整時選用金剛石修整滾輪來完成。砂輪硬度為中等偏軟，磨料的粒(li)度為60一120。

　　砂輪牌號：

　　圣戈班磨料磨具公司生(sheng)產的(de)諾頓GC60一(yi)Jl0 V02P 35M/S

　　砂輪粒度：60

　　磨粒材料：碳化硅(GC)

　　砂輪(lun)硬度(du)：軟(J )

　　砂輪結構：疏松的(10)

　　砂輪結合劑：陶瓷(ci)結合劑(V02 )

　　砂輪可用最(zui)小直徑：350mm

　　磨削圓弧端齒的(de)砂(sha)輪(lun)的(de)形狀如圖l所(suo)示，是杯(bei)形砂(sha)輪(lun)，砂(sha)輪(lun)的(de)長度為H

圖 l 砂輪的形狀

　　2.5 冷卻液

    根據(ju)冷(leng)(leng)卻(que)液(ye)成分的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇原則并(bing)結合機床廠(chang)家推薦我(wo)們(men)選(xuan)(xuan)用了國際常用的(de)(de)嘉實多半合成切削(xue)(xue)(xue)液(ye)作為鈦(tai)合金(jin)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)加用冷(leng)(leng)卻(que)液(ye)，并(bing)且(qie)保證澆注(zhu)冷(leng)(leng)卻(que)液(ye)時(shi)噴嘴的(de)(de)方向可以直接(jie)澆注(zhu)到(dao)(dao)零件與砂(sha)輪的(de)(de)接(jie)觸表面上(shang)(圖2)，同時(shi)采用最大流(liu)量，從而達到(dao)(dao)冷(leng)(leng)卻(que)充分的(de)(de)目的(de)(de)。磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)液(ye)不僅有好的(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)性(xing)能，并(bing)且(qie)其潤滑性(xing)能抑制砂(sha)輪與鈦(tai)合金(jin)的(de)(de)粘附，降低磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)溫(wen)度。磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)液(ye)不含對鈦(tai)合金(jin)有污染(ran)的(de)(de)氯化(hua)物或(huo)硫化(hua)物。磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)鈦(tai)合金(jin)時(shi)，磨(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)液(ye)的(de)(de)流(liu)量不小于15～20ml／min。

圖 2

　　嘉(jia)實(shi)多(duo)半合成(cheng)切削(xue)液HYSOLX相(xiang)關資料(liao)：是一種(zhong)高(gao)科技(ji)、多(duo)用(yong)(yong)(yong)途、生(sheng)物穩定(ding)型(xing)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)劑半合成(cheng)切削(xue)液，有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)和(he)(he)極(ji)壓(ya)特征(zheng)，該(gai)產品(pin)(pin)(pin)使用(yong)(yong)(yong)范圍極(ji)廣(guang)，對黑色(se)金(jin)屬(shu)和(he)(he)有色(se)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)多(duo)種(zhong)加(jia)(jia)工(gong)(gong)有極(ji)佳的(de)(de)(de)(de)表(biao)現(xian)。水質(zhi)(zhi)適(shi)(shi)應(ying)(ying)性(xing)(xing)(xing)強，但其(qi)低(di)泡(pao)沫特性(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)軟水中的(de)(de)(de)(de)表(biao)現(xian)更(geng)突出(chu)。可以廣(guang)泛應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)于航空(kong)產業。該(gai)產品(pin)(pin)(pin)不(bu)含(han)氯。（1）冷(leng)(leng)卻液的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)：適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)于在(zai)(zai)采(cai)用(yong)(yong)(yong)最(zui)新技(ji)術的(de)(de)(de)(de)高(gao)速加(jia)(jia)工(gong)(gong)中心和(he)(he)柔性(xing)(xing)(xing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)系(xi)統上加(jia)(jia)工(gong)(gong)多(duo)種(zhong)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)。在(zai)(zai)加(jia)(jia)工(gong)(gong)鋼、鈦合金(jin)、鑄鐵甚至各種(zhong)難(nan)加(jia)(jia)工(gong)(gong)金(jin)屬(shu)例(li)如不(bu)銹鋼、鎳硅鋁鋼。 (2 )冷(leng)(leng)卻液的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)：該(gai)產品(pin)(pin)(pin)設(she)計用(yong)(yong)(yong)于絕大多(duo)數的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)加(jia)(jia)工(gong)(gong)，對于大型(xing)的(de)(de)(de)(de)中心冷(leng)(leng)卻系(xi)統和(he)(he)小型(xing)的(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻裝置同樣適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)。適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)于銑、鉆、鏜、鉸、拉削(xue)和(he)(he)低(di)進給磨削(xue)。(3 )冷(leng)(leng)卻液的(de)(de)(de)(de)優點：a．加(jia)(jia)工(gong)(gong)光度好(hao)并可以延長(chang)刀具壽命，即使是很難(nan)加(jia)(jia)工(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)。b．適(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)材(cai)料(liao)和(he)(he)加(jia)(jia)工(gong)(gong)方法廣(guang)。c．即使在(zai)(zai)高(gao)于70巴的(de)(de)(de)(de)極(ji)壓(ya)下產生(sheng)泡(pao)沫仍(reng)很少。d．不(bu)腐蝕和(he)(he)污染鋁。e．水質(zhi)(zhi)適(shi)(shi)應(ying)(ying)性(xing)(xing)(xing)強，使用(yong)(yong)(yong)壽命長(chang)。良好(hao)的(de)(de)(de)(de)潤(run)滑(hua)特性(xing)(xing)(xing)可減少潤(run)滑(hua)液殘留并保(bao)證機床和(he)(he)零件(jian)清(qing)潔。g．操(cao)作者(zhe)和(he)(he)環境沒有沾染游離氯、亞硝酸(suan)鹽和(he)(he)苯酚(fen)的(de)(de)(de)(de)危險。h．不(bu)會破壞通(tong)常打在(zai)(zai)零件(jian)上的(de)(de)(de)(de)油漆印和(he)(he)其(qi)他標記。

　　2.6 磨削參數

　　根據(ju)設備機床說明書(shu)及查閱國外(wai)相關標(biao)準，確定砂(sha)輪轉速35m/s，工件轉速100r/min。因鈦合金材料容易粘附在砂(sha)輪上，不易散(san)熱，為保證砂(sha)輪的透氣性，在半(ban)精磨和精磨之前

各進(jin)行一次砂輪(lun)修整。固化了影響磨(mo)(mo)削燒傷(shang)的基礎因素的機床、砂輪(lun)、冷(leng)卻(que)液(ye)、磨(mo)(mo)削參數后將重點優化砂輪(lun)與工件之間的接(jie)觸面積、磨(mo)(mo)削深(shen)度(du)及進(jin)給量。

    3 鈦合金磨削燒傷酸蝕檢查

    3.1 設備

    (1)酸(suan)浸蝕檢查(cha)(cha)用(yong)的(de)酸(suan)、堿(jian)、水槽應有足夠的(de)容(rong)積，以保證(zheng)零(ling)件可自由移(yi)動和(he)完全(quan)浸沒。(2 )容(rong)器材料與容(rong)器中的(de)溶液不(bu)得發生反(fan)應，也不(bu)得損傷被檢查(cha)(cha)的(de)零(ling)件。制作(zuo)(zuo)容(rong)器的(de)材料使用(yong)聚氯(lv)乙烯(xi)或奧氏體不(bu)銹鋼(gang)。（3）所有容(rong)器均應貼上所盛溶液的(de)標(biao)簽，并(bing)在不(bu)使用(yong)時用(yong)蓋子蓋好。（4）酸(suan)浸蝕工作(zuo)(zuo)場(chang)地應有良(liang)好的(de)通風換(huan)氣裝置。

    3.2 試劑

    硝(xiao)酸、氫氟酸、酒(jiu)精(jing)、去離子(zi)水

    3.3 酸蝕程序

    (1) 酸(suan)蝕(shi)前(qian)檢(jian)查(cha)。酸(suan)蝕(shi)檢(jian)查(cha)前(qian)零件(jian)(jian)表面應無(wu)可能(neng)影(ying)響檢(jian)查(cha)結果(guo)的(de)(de)碰傷(shang)、劃傷(shang)、銹(xiu)斑等。 (2) 除油(you)。將零件(jian)(jian)浸入汽(qi)油(you)中洗(xi)(xi)滌 ，必要時可用(yong)尼龍刷(shua)蘸汽(qi)油(you)刷(shua)洗(xi)(xi)，至(zhi)除油(you)徹底為(wei)止。 (3)清洗(xi)(xi)。用(yong)酒精(jing)對除油(you)后的(de)(de)零件(jian)(jian)清洗(xi)(xi)2分鐘。保證零件(jian)(jian)得到濕潤、無(wu)污斑、光澤均勻(yun)、清潔的(de)(de)表面。（4）浸蝕(shi)。將清洗(xi)(xi)好的(de)(de)零件(jian)(jian)浸入配制好的(de)(de)酸(suan)蝕(shi)溶液(ye)中，晃(huang)動零件(jian)(jian)。在(zai)室(shi)溫下(xia)停留時間約(yue)90s，然后進行宏(hong)觀檢(jian)查(cha)。如果(guo)宏(hong)觀檢(jian)查(cha)發現腐蝕(shi)不充分，則在(zai)原有溶液(ye)中再腐蝕(shi)30秒。(5)漂洗(xi)(xi)。在(zai)室(shi)溫下(xia)整體浸入流動水中，漂凈(jing)3分鐘。（6）吹(chui)干(gan)。用(yong)清潔、干(gan)燥的(de)(de)壓縮空(kong)氣吹(chui)干(gan)零件(jian)(jian)。

    3.4 檢 查

    3.4.1 檢查方法

    使用Olympus SZX16型實體顯微鏡在放大(da)倍(bei)數10X—30X下檢查零(ling)件所有的待檢測表面。

    3.4.2 驗收判據

    典型的磨削燒(shao)傷判定照片如(ru)圖3一圖5。

圖 3 標準狀態 (無燒傷狀態)

圖 4 輕度燒傷狀態

圖 5 重度燒傷狀態

　　4 結束語

    通過(guo)對鈦(tai)合金磨削(xue)零(ling)件(jian)磨削(xue)中相關因素的分析及在實際(ji)加工中的模數，總結出適合防(fang)止磨削(xue)燒傷的加工參數，冷卻(que)液，砂輪(lun)，機床相關參數等。

    參考文獻

    [1]齒輪(lun)手冊[M ]．機(ji)械工業(ye)出版社．