如何預(yù)防抑制鈦合金磨削燒傷和磨削裂紋

鈦合金磨削的研究在國外已有數(shù)十年的歷史，在鈦合金磨削機(jī)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(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，其對機(jī)床、砂輪、冷卻液、加工方式、磨削工藝參數(shù)的選擇上都有明確的規(guī)定。目前，在國外已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，在航空領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)品精度大幅度提高，使得航空航天制造技術(shù)領(lǐng)先于我國數(shù)十年。

鈦合金材料特點(diǎn)：（1）比強(qiáng)度高；（2）耐熱性好；（3）抗蝕性好；（4）熱導(dǎo)率小；（5）彈性模量小。
鈦合金的材料特點(diǎn)引起的磨削加工特點(diǎn)：（1）磨削力大、磨削溫度高；（2）磨削過程中變形復(fù)雜；（3）砂輪粘附嚴(yán)重，粘附物脫落可導(dǎo)致砂輪磨粒破碎與脫落。

通過開展鈦合金磨削試驗，對鈦合金磨削進(jìn)行深入的研究，摸索出抑制磨削燒傷和磨削裂紋的磨削參數(shù)。影響鈦合金磨削燒傷的因素：

1.磨削原理
磨削區(qū)域的放熱現(xiàn)象是造成燒傷的主要原因，放熱結(jié)果使工件表層的金相組織發(fā)生變化，大大改變了它的機(jī)械性能和使用性能。
2.機(jī)床
為了保證零件尺寸精度和各項加工參數(shù)的穩(wěn)定性，并能夠?qū)崿F(xiàn)輪廓磨削、振動磨削等功能。機(jī)床具有振動磨削功能，操作面板，便攜式操作單元，可設(shè)定修整工具速度，同時具有校正整個工件，修整特殊砂輪形狀的功能。
3.砂輪
根據(jù)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(jié)構(gòu)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，磨料的粒度為60-120。
砂輪牌號：
圣戈班磨料磨具公司生產(chǎn)的諾頓GC60-J10 V02P 35M/S
砂輪粒度：60
磨粒材料：碳化硅（GC）
砂輪硬度：軟（J）
砂輪結(jié)構(gòu)：疏松的（10）
砂輪結(jié)合劑：陶瓷結(jié)合劑（V02）
砂輪可用最小直徑：350mm
磨削圓弧端齒的砂輪的形狀如圖1所示，是杯形砂輪，砂輪的長度為H
4.冷卻液
根據(jù)冷卻液成分的選擇原則并結(jié)合機(jī)床廠家推薦我們選用了國際常用的嘉實多半合成切削液作為鈦合金磨削加工用冷卻液，并且保證澆注冷卻液時噴嘴的方向可以直接澆注到零件與砂輪的接觸表面上，同時采用最大流量，從而達(dá)到冷卻充分的目的。磨削液不僅有好的冷卻性能，并且其潤滑性能抑制砂輪與鈦合金的粘附，降低磨削溫度。磨削液不含對鈦合金有污染的氯化物或硫化物。磨削鈦合金時，磨削液的流量不小于15～20ml/min。
嘉實多半合成切削液HYSOL X相關(guān)資料：是一種高科技、多用途、生物穩(wěn)定型的溶劑半合成切削液，有良好的潤滑和極壓特征，該產(chǎn)品使用范圍極廣，對黑色金屬和有色金屬的多種加工有極佳的表現(xiàn)。水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，但其低泡沫特性在軟水中的表現(xiàn)更突出?？梢詮V泛應(yīng)用于航空產(chǎn)業(yè)。該產(chǎn)品不含氯。
（1）冷卻液的應(yīng)用：適用于在采用最新技術(shù)的高速加工中心和柔性加工系統(tǒng)上加工多種不同的金屬。在加工鋼、鈦合金、鑄鐵甚至各種難加工金屬例如不銹鋼、鎳硅鋁鋼。
（2）冷卻液的作用：該產(chǎn)品設(shè)計用于絕大多數(shù)的金屬加工，對于大型的中心冷卻系統(tǒng)和小型的冷卻裝置同樣適用。適用于銑、鉆、鏜、鉸、拉削和低進(jìn)給磨削。
（3）冷卻液的優(yōu)點(diǎn)：a.加工光度好并可以延長刀具壽命，即使是很難加工的材料。b.適用材料和加工方法廣。c.即使在高于70巴的極壓下產(chǎn)生泡沫仍很少。d.不腐蝕和污染鋁。e.水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)，使用壽命長。f.良好的潤滑特性可減少潤滑液殘留并保證機(jī)床和零件清潔。g.操作者和環(huán)境沒有沾染游離氯、亞硝酸鹽和苯酚的危險。h.不會破壞通常打在零件上的油漆印和其他標(biāo)記。
5.磨削參數(shù)
根據(jù)設(shè)備機(jī)床說明書及查閱國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定砂輪轉(zhuǎn)速35m/s，工件轉(zhuǎn)速100r/min。因鈦合金材料容易粘附在砂輪上，不易散熱，為保證砂輪的透氣性，在半精磨和精磨之前各進(jìn)行一次砂輪修整。固化了影響磨削燒傷的基礎(chǔ)因素的機(jī)床、砂輪、冷卻液、磨削參數(shù)后將重點(diǎn)優(yōu)化砂輪與工件之間的接觸面積、磨削深度及進(jìn)給量。

鈦合金磨削燒傷酸蝕檢查
1.設(shè)備
（1）酸浸蝕檢查用的酸、堿、水槽應(yīng)有足夠的容積，以保證零件可自由移動和完全浸沒。
（2）容器材料與容器中的溶液不得發(fā)生反應(yīng)，也不得損傷被檢查的零件。制作容器的材料使用聚氯乙烯或奧氏體不銹鋼。
（3）所有容器均應(yīng)貼上所盛溶液的標(biāo)簽，并在不使用時用蓋子蓋好。
（4）酸浸蝕工作場地應(yīng)有良好的通風(fēng)換氣裝置。
2.試劑
硝酸、氫氟酸、酒精、去離子水
3.酸蝕程序
（1）酸蝕前檢查。酸蝕檢查前零件表面應(yīng)無可能影響檢查結(jié)果的碰傷、劃傷、銹斑等。
（2）除油。將零件浸入汽油中洗滌，必要時可用尼龍刷蘸汽油刷洗，至除油徹底為止。
（3）清洗。用酒精對除油后的零件清洗2分鐘。保證零件得到濕潤、無污斑、光澤均勻、清潔的表面。
（4）浸蝕。將清洗好的零件浸入配制好的酸蝕溶液中，晃動零件。在室溫下停留時間約90s，然后進(jìn)行宏觀檢查。如果宏觀檢查發(fā)現(xiàn)腐蝕不充分，則在原有溶液中再腐蝕30秒。
（5）漂洗。在室溫下整體浸入流動水中，漂凈3分鐘。
（6）吹干。用清潔、干燥的壓縮空氣吹干零件。
4.檢查
檢查方法：使用 Olympus SZX16型實體顯微鏡在放大倍數(shù)10X～30X下檢查零件所有的待檢測表面。