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(guó)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(duì)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(guó)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(guó)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??；（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(guò)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(guò)開展鈦合金磨削試驗(yàn)，對(duì)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(xiàng)加工參數(shù)的穩(wěn)定性，并能夠?qū)崿F(xiàn)輪廓磨削、振動(dòng)磨削等功能。機(jī)床具有振動(dòng)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(shí)具有校正整個(gè)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(hào)。砂輪結(jié)構(gòu)較疏松，有一定氣孔，磨削鈦合金時(shí)，效率較高，磨削溫度較低，砂輪不堵塞；砂輪修整時(shí)選用金剛石修整滾輪來(lái)完成。砂輪硬度為中等偏軟，磨料的粒度為60-120。
砂輪牌號(hào)：
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(zhǎng)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(guó)際常用的嘉實(shí)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(shí)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(shí)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(rùn)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(duì)鈦合金有污染的氯化物或硫化物。磨削鈦合金時(shí)，磨削液的流量不小于15～20ml/min。
嘉實(shí)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(rùn)滑和極壓特征，該產(chǎn)品使用范圍極廣，對(duì)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。可以廣泛應(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(jì)用于絕大多數(shù)的金屬加工，對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)。f.良好的潤(rùn)滑特性可減少潤(rùn)滑液殘留并保證機(jī)床和零件清潔。g.操作者和環(huán)境沒(méi)有沾染游離氯、亞硝酸鹽和苯酚的危險(xiǎn)。h.不會(huì)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(shuō)明書及查閱國(guó)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(dòng)和完全浸沒(méi)。
（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(shí)用蓋子蓋好。
（4）酸浸蝕工作場(chǎng)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(wú)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(shí)可用尼龍刷蘸汽油刷洗，至除油徹底為止。
（3）清洗。用酒精對(duì)除油后的零件清洗2分鐘。保證零件得到濕潤(rùn)、無(wú)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(dòng)零件。在室溫下停留時(shí)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(dòng)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(shí)體顯微鏡在放大倍數(shù)10X～30X下檢查零件所有的待檢測(cè)表面。