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前言
在磨削加工時(shí)，由于磨削區(qū)域的瞬時(shí)高溫（一般為900－1500℃）形成零件層組織發(fā)生局部變化，并在表面的某些部分出現(xiàn)氧化變色，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磨削燒傷。磨削燒傷對(duì)零件質(zhì)量性能影響很大，所以我們需要分析磨削系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)不同的材質(zhì)、參數(shù)選用合適的磨具加工去避免此類(lèi)現(xiàn)象的發(fā)生。
01
燒傷產(chǎn)生機(jī)理
在磨削加工中，由于磨粒對(duì)工件的切削、刻劃和摩擦作用，使金屬表面產(chǎn)生塑性變形，由工件內(nèi)部金屬分子間相對(duì)位移產(chǎn)生內(nèi)摩擦而發(fā)熱；砂輪切削時(shí)，相對(duì)于工件的速度很高，與工件表面產(chǎn)生劇烈的外摩擦而發(fā)熱，又因?yàn)槊款w磨料的切削都是瞬間的，其熱量生成也在瞬間，又不能及時(shí)傳散，所以在磨削區(qū)域的瞬時(shí)溫度較高，一般可達(dá)到900～1500℃。如果散熱措施不好，很容易造成工件表面的燒傷，也就是在工件的表層（一般有幾十微米到幾百微米）發(fā)生二次淬火及高溫回火，破壞了工件表面的組織，肉眼可以看出嚴(yán)重的燒傷。表面出現(xiàn)嚴(yán)重的焦黃色或黑色氧化膜，輕微的燒傷則要用稀釋的酸性溶液來(lái)浸蝕才能觀察出來(lái)，燒傷部位呈黑色。燒傷會(huì)降低工件的使用壽命。
02
燒傷的種類(lèi)
在實(shí)際生產(chǎn)中有以下具體因素可造成燒傷：
（1）工藝系統(tǒng)振動(dòng)、機(jī)床振動(dòng)和液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)。在振動(dòng)瞬間會(huì)增大磨削量，造成燒傷，此時(shí)燒傷沿工件表面呈振紋分布，也叫振紋燒傷。
（2）砂輪修整不良、使磨料不鋒利，造成燒傷，此時(shí)燒傷沿砂輪磨痕分布，也叫劃痕燒傷。
（3）無(wú)心夾具吸力不足或支承松動(dòng)，工件會(huì)產(chǎn)生瞬間滑動(dòng)，會(huì)引起燒傷。
（4）磨削量不均勻，磨削厚度不一致，會(huì)產(chǎn)生局部燒傷。
（5）砂輪過(guò)硬，進(jìn)給量過(guò)大、工件轉(zhuǎn)速過(guò)高（工件速度過(guò)高會(huì)降低砂輪的切削能力）會(huì)使工件表面產(chǎn)生燒傷。
03
形成燒傷的原因及應(yīng)對(duì)辦法
? 工件熱處理的影響
（1）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)。
（2）滲層碳濃度。滲層碳濃度過(guò)高，在滲層組織中容易形成網(wǎng)狀碳化物或過(guò)多的游離碳化物。由于這種物質(zhì)極硬，在磨削過(guò)程中可能出現(xiàn)局部過(guò)熱傾向和發(fā)生表面回火。滲層碳濃度過(guò)高，會(huì)使表面產(chǎn)生過(guò)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)。
（3）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。
（4）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，這樣在表面上就會(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(guò)載或過(guò)熱，從而造成表面回火。
（5）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。
（6）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(guò)大，則每次磨削的磨削余量將是不正常的，從而導(dǎo)致燒傷及裂紋。
? 砂輪的選擇
（1）砂輪硬度。為了避免砂粒磨鈍而產(chǎn)生大量磨削熱，砂輪硬度宜選軟些，以便磨鈍的砂粒及時(shí)脫落，保持砂輪的自銳性。
（2）砂輪濃度。宜選擇濃度較小的砂輪。濃度較小的砂輪氣孔多，其中可以容納切屑，避免砂輪堵塞，又可將冷卻液或空氣帶入磨削區(qū)域，從而使磨削區(qū)域溫度降低。
（3）砂輪粒度。在保證粗糙度要求的前提下，宜選擇較粗粒度的砂輪，以達(dá)到較高的去除量比率。
? 磨削參數(shù)條件
（1）砂輪的安裝與平衡。安裝砂輪后必須嚴(yán)格檢查砂輪跳動(dòng)及擺動(dòng)，并且砂輪必須確保做平衡，以便砂輪工作時(shí)處于良好的平衡狀態(tài)。
（2）冷卻液。冷卻的控制是避免燒傷一個(gè)重要因素。冷卻必須有效充分，冷卻液必須噴到磨削區(qū)域，以沖去粘在砂輪上的切屑；保持冷卻液的純凈，妥善地過(guò)濾，以清除冷卻液的切屑、磨粒等臟物；冷卻液的容器要足夠大，以免摻入過(guò)多的氣體或泡沫；防止冷卻液的溫度急劇升高或降低，一般控制冷卻系統(tǒng)的容積和工作間的室溫，就足以控制冷卻液的溫度，然而在特殊情況下應(yīng)當(dāng)使用散熱器。
（3）磨削進(jìn)給速度。過(guò)快的磨削進(jìn)給速度會(huì)使磨削區(qū)域溫度上升，所以應(yīng)該盡可能降低進(jìn)給速度。
（4）磨削余量。過(guò)大的磨削余量會(huì)加劇磨削溫度的升高。應(yīng)適當(dāng)減小磨削余量。
（5）工件轉(zhuǎn)速。提高工件轉(zhuǎn)速可以防止燒傷，降低單位磨削接觸的時(shí)間，從而降低磨削熱的產(chǎn)生。
結(jié)語(yǔ)
綜上幾點(diǎn)分析，由于燒傷是磨削區(qū)域產(chǎn)生大量的熱量而又未及時(shí)散發(fā)造成的，因此避免燒傷必須減小熱量的產(chǎn)生，加速熱量的散發(fā)，也就是減小磨削時(shí)的內(nèi)、外摩擦，并且需使工件得到充分有效的冷卻。深圳西斯特結(jié)合多年的磨削系統(tǒng)解決方案經(jīng)驗(yàn)，為客戶提供不同工件材質(zhì)、工況下的最優(yōu)磨削方案，以避免磨削燒傷此類(lèi)不良問(wèn)題給客戶帶來(lái)的損失。