磨削烧伤及其解决方案

鉴于磨削过程中工件烧伤的问题一直困扰着产品的质量问题，从磨削烧伤的形成的机理、磨削烧伤的检查方法、磨削烧伤的分级、磨削烧伤的避免措施、磨削烧伤的影响因素、磨削烧伤解决方法。让我们从基础对磨削烧伤形成认识、到对磨削烧伤的解决方法形成一整套的方案，其中：砂轮的选择在磨削烧伤过程中非常重要。以避免我们生产中避免烧伤、遇到烧伤而找到合理的解决方法。适用于外圆磨烧伤、内圆磨烧伤、平面磨烧伤、端面磨烧伤、无心磨烧伤等磨削方式。

关键词：磨削烧伤 烧伤砂轮的选择 烧伤解决方法 烧伤原理 烧伤级别

一、定义：磨削时，由于磨削区域的瞬时高温（一般为900－1500℃）到相变温度以上时，形成零件表层金相组织发生变化（大多表面的某些部分出现氧化变色），使表层金属强度和硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。

二、磨削烧伤机理：
当磨削表面产生高温时，如果散热措施不好，很容易在工件表面（从几十um到几百um）发生二次淬火及高温回火。如果磨削工件表面层的瞬间温度超过钢种的AC1点，在冷却液的作用下二次淬火马氏体，而在表层下由于温度梯度大，时间短，只能形成高温回火组织，这就使在表层和次表层之间产生拉应力，而表层为一层薄而脆的二次淬火马氏体，当承受不了时，将产生裂纹。

三、损伤的原因：

(1)热处理的影响 
a)残余奥氏体 磨削时残余奥氏体由于砂轮磨削时产生的热和压力而转变，同时可能伴随出现表面回火和磨削裂纹。残余奥氏体量应控制在30％以内。 
b)渗层碳浓度 渗层碳浓度过高，在渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物。由于这种物质极硬，在磨削过程中可能出现局部过热倾向和发生表面回火。渗层碳浓度过高，会使工件表面产生过多的残余奥氏体．从而导致烧伤和裂纹。因此，表面碳浓度增加，则降低了磨削性能，一般表面碳浓度应控制在0.75％-0.95％范围以内。 
c)碳化物分布及形态 碳化物分布应均匀，粒度平均直径不大于lμm；碳化物形态应为球状、粉状或细点状沿网分布，不允许有网状或角状碳化物。 
d)脱碳 热处理时．表面或环境保护不当会产生表面氧化，这样在工件上就会产生一层薄的脱碳层，这层软的脱碳层会引起砂轮过载或过热，从而造成表面回火。 
e)回火 在保证硬度的前提下，回火温度尽可能高一些，回火时间尽可能长一些。这样可以提高渗碳淬硬表面的塑性，而且使残余应力得以平衡或降低．改善表面应力的分布状况。这样可以降低出现工件裂纹的机率，从而提高磨削工件的效率。 
f)变形 应尽可能减少热处理变形．这样可以减小磨削余量。若热处理变形过大，如果磨削操作不是在工件径向圆跳动最大处开始磨削，则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不正常的，从而导致烧伤及裂纹。。

四、磨削烧伤检查方法：

1.       观色法

2.       酸洗法

3.       金相组织法

4.       显微硬度法

5.       磁弹法

五、磨削烧伤的分级：

磨削烧伤有多种不同的分类方法。根据烧伤外观不同，可分为全面烧伤（整个表面被烧伤）、斑状烧伤（表面上出现分散的烧伤斑点）、均匀线条状烧伤、周期线条状烧伤；按表层显微组织的变化可分为回火烧伤、淬火回火烧伤；还可根据烧伤深度分为浅烧伤(烧伤厚度＜0.05mm)、中等烧伤(烧伤层厚度在0.005~0.01mm之间)、深度烧伤(烧伤层厚度＞0.01mm)。在生产中，最常见的是均匀的是周期的线条状烧伤。

由于在磨削烧伤产生时往往伴有表面氧化作用，而在零件表面生成氧化膜。又因为氧化膜的厚度不同而使其反射光线的干涉状态不同；因此呈现出多种颜色。所以通常用磨削表面的颜色来判断烧伤的程度，也就是“观色法”对钢件来说，随烧伤的加强，颜色一般呈现白、黄（400-500℃）、褐、紫（800~900℃）、兰(青)的变化。不同磨削深度下，加工表面的烧伤颜色和氧化膜厚度不同。

烧伤颜色仅反映了较严重的烧伤现象，而当零件表面颜色不变时，其表面组织也可能已发生了烧伤变化，这类烧伤通常不易鉴别，所以对零件使用性能危害更大。目前，人们为了更好地控制烧伤的程度，已根据表面组织的变化，对烧伤进行了分级，一般从0-8共分九级，其中，0级最轻，8级烧伤最严重。

六、预防磨削烧伤的措施
1.尽量减少磨削时产生的热量。
2.尽量加速热量的散发。

3.避免前道工序的影响。

七、磨削烧伤影响因素及解决方法

（一）．磨削方式磨削条件的影响：

1.       磨削余量过大。

2.       合理的磨削参数设定，合理的选择磨削用量。在磨削用量少时出现烧伤，应增大纵向进给速度：磨削量大时出现烧伤，应减少进给量，增加磨削次数。

3.       工件转速合理设定，过高或者过低都不太好。

4.       磁力不足,工件停转 调整磁力.

5.       砂轮主轴振摆大 检修主轴.

6.       严格控制砂轮传动系统及砂轮心轴的间隙，砂轮传动带松紧调整合适。

7.       工件和砂轮电机扭矩选用是否足够。

（二）、砂轮的选择问题：（详见砂轮选择篇）

1.       砂轮材质选择不当，砂轮的选择最基本的砂轮磨料要与磨削的工件皮配合理。

2.       砂轮粒度偏细，砂轮粒度在满足粗糙度要求的条件下选择粗号。

3.       砂轮硬度偏硬，选择偏软点的砂轮，提高砂轮的自锐性。

4.       砂轮组织过小（紧），选择偏大、疏松的砂轮；以有利于排屑，减少烧伤的发生机率。在一些情况下可以考虑使用大气孔砂轮。

5.       对砂轮进行特殊的处理。

6.       砂轮直径过大，而磨削面积增大会引起烧伤；根据工件的情况可以选择砂轮直径较小的砂轮，尤其适用于内圆磨削。

7.       对砂轮使用面进行开槽，这种磨削方式称为“间断式磨削”，可以减少发热及增加散热的效果；也有利于充分排屑。

8.       砂轮钝化，及时修整砂轮。

9.       砂轮的平衡不好，必须对砂轮进行精细的平衡，以便砂轮在工作时处于良好的平衡状态。

10.   砂轮保持持续的锋利性。

（三）、砂轮的修整问题：

1.       砂轮钝化，及时修整砂轮。

2.       砂轮修整的过细，使微刃切削性能降低；在满足粗糙度的工艺要求下，尽量让砂轮修整的粗糙些。

3.       砂轮修整器不锐利，使用砂轮修整器其它面进行修整，或者进行修磨与更换。

4.       可以让砂轮的边角进行修磨一下。

5.       修整砂轮的金刚石支座必须牢固。

（四）、冷却方面的问题： 

                        普通冷却方法

1.       磨削液选择不当，选择合理的磨削液。一般选择油性的磨削液，降低了磨削区的温度，会适当减少烧伤的发生。在有条件的情况下选择品牌的磨削液。

2.       可在采取湿磨的情况下一定不采用干磨。

3.       磨削液有效充分供给，不但要磨削区供给充足，而且压力要大；才可以让温度降低与充分排屑。

4.       保持冷却液的纯净。

5.       保持冷却液较低的温度，从而可以降低磨削区的温度，必要时可使用散热器。

6.       磨削液喷嘴安放位置不妥，应使喷嘴尽可能靠近磨削区。

7.       冷却液喷嘴加装空气挡板。附图

                                                                     冷却液喷嘴加装空气挡板

8.使用内冷却砂轮：内冷却法是将经过严格过滤的冷却液通过中空主轴引入砂轮的中空腔内。由于离心力的作用，将切削液沿砂轮孔隙向四周甩出，直接冷却磨削区。 

                                        内冷却砂轮结构

附：无心磨烧伤的一些原因及解决方法：

1.     导轮转速太低；增加导轮转速。

2.     磨削砂轮选择不当：粒度太细、砂轮太硬、组织太紧；让砂轮粒度放粗、硬度放软、组织疏松。

3.     纵向进给量过大；减小导轮倾斜角。

4.     在入口处磨得太多，工件前部出现烧伤；转动导轮架。

5.     在出口处磨得过多，使工件全部烧伤成螺旋线的痕迹；转动导轮架。