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磨削燒傷的產(chǎn)生
磨削燒傷大多數(shù)發(fā)生于旋轉(zhuǎn)類零件,如汽車與發(fā)動機(jī)中的轉(zhuǎn)向節(jié)、傳動軸、閥桿、泵、凸輪軸、曲軸、氣門等,以及軸承、齒輪等通用類零件。這些零件大多使用在交變載荷的工作環(huán)境下,對工件的表面質(zhì)量有很高的要求。就以發(fā)動機(jī)中的凸輪軸為例,其工作(凸輪)表面硬度的下降會直接影響凸輪軸的使用性能;而若經(jīng)磨削后的工件表層存在較大的殘余(拉)應(yīng)力,雖然在它的幅值小于材料的強(qiáng)度極限時并不會致使表面開裂,形成所謂的磨削裂紋,但在交變載荷作用下,這一隱患很容易擴(kuò)大,從出現(xiàn)在表面的少數(shù)細(xì)紋發(fā)展為網(wǎng)狀裂紋的擴(kuò)張以至于相互連接,最終造成工件表面的剝落,從而使凸輪軸失去功能,直接危及運(yùn)行中的發(fā)動機(jī)。
磨削燒傷的檢測與評定
在大多數(shù)批量生產(chǎn)企業(yè),如汽車行業(yè)中的動力總成廠、零部件廠等,“磨削燒傷”一詞不但為管理人員、技術(shù)人員耳熟能詳,其對產(chǎn)品可能造成的影響和危害也不乏了解。然而,在如何進(jìn)行磨削燒傷的檢測與對燒傷程度評定的認(rèn)知方面,近期的一次行業(yè)內(nèi)的調(diào)研表明,迄今為止,多數(shù)企業(yè)的認(rèn)識依然是比較欠缺的。其一是很多發(fā)動機(jī)凸輪軸、曲軸一類零件的生產(chǎn)廠,往往把在現(xiàn)場對呈現(xiàn)在零件表面的細(xì)微裂紋這一顯性缺陷進(jìn)行的探測即認(rèn)作是針對磨削燒傷的檢測;其二,事實上,大多數(shù)企業(yè)現(xiàn)今仍然選擇最傳統(tǒng)也最簡單的目視法,有時也稱觀色法,用于磨削燒傷的檢測與對燒傷程度的評價。至于多年前就為眾人熟知的酸洗法,除個別工廠外已很少再有應(yīng)用。歸納一下,可選擇和采用的方法有以下一些:
目視法,也稱觀色法:由于一旦零件表面存在磨削燒傷,就會形成氧化膜,且氧化膜的顏色和厚度與燒傷的程度相關(guān)。如隨著因切削熱而引起的溫度升高,無論工件的材質(zhì)是鑄鐵還是鋼,氧化膜的顏色都會經(jīng)歷從呈現(xiàn)黃色、褐色、紫色、青色,最嚴(yán)重時為灰色。因此,檢查人員只需通過仔細(xì)觀察、識別零件磨削表面的色澤,就能對燒傷的程度做出大致的判斷。
酸洗法,也稱酸蝕法:即在被檢零部件表面涂上酸液或?qū)⑵浣胧⒂邪匆?guī)定配制的酸液(典型配比為5毫升濃硝酸配100毫升乙醇)槽中。之后,根據(jù)表面呈現(xiàn)顏色深淺的變化,對磨削燒傷的程度作出相應(yīng)的判斷。一般地說,隨著色澤變得越來越深,表示工件表面因溫度更高等原因,引起的磨削燒傷更為嚴(yán)重。
金相測試法:在上一節(jié)中,已對由于磨削區(qū)很高的溫升和很大的溫度梯度,從而導(dǎo)致零件表面金相組織發(fā)生變化的情況做了說明。就此也可理解為什么通過實驗室里的精密儀器-----金相顯微鏡進(jìn)行金相組織測試,其實也是一種磨削燒傷的檢測手段,且能對燒傷的程度作出判別。圖1 凸輪表面硬度測試
硬度測試法:前面曾提到,當(dāng)發(fā)生磨削燒傷時,工件表面可能會出現(xiàn)硬度的下降,因此通過硬度測試來驗證確實是一種十分有效的方法。事實上,在很多企業(yè)的圖紙上,對這項參數(shù)也都有明確的要求,甚至還被分解到不同的功能段。以某型發(fā)動機(jī)的凸輪軸為例,規(guī)定為:凸輪基圓的表面硬度為50-62HRC;凸輪桃尖部分為56-62HRC;其他部分則不低于40HRC。但對這項指標(biāo)的測試頻次不高,且對這項抽檢客觀上所體現(xiàn)的監(jiān)測磨削燒傷的功能也缺乏足夠認(rèn)識。
以上幾種方法中,前二種雖然直觀且簡單易行,但有著很大的局限性,主要是兩者均屬于定性檢查,無法對燒傷程度做出定量說明,更難以較精確地確定一個界限,用以對工件作出合格與否的區(qū)分。而在應(yīng)用酸洗法時,工件表面經(jīng)酸液浸蝕,即使為無問題的零件,之后也不能再加以使用,實際上執(zhí)行的是一種破壞性檢查,還會給企業(yè)帶來一些必須處理的環(huán)保問題。金相測試雖然較精確,可必須在實驗室利用專門的儀器,在進(jìn)行檢測前還需經(jīng)過繁復(fù)的制樣,故不可能成為一種常規(guī)監(jiān)測方法。
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