1)損傷的原因
(1)熱處理的影響
a)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)。
b)滲層碳濃度 滲層碳濃度過高,在滲層組織中容易形成網(wǎng)狀碳化物或過多的游離碳化物。由于這種物質(zhì)極硬,在磨削過程中可能出現(xiàn)局部過熱傾向和發(fā)生表面回火。
滲層碳濃度過高,會使輪齒表面產(chǎn)生過多的殘余奧氏體.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)。
c)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。
d)脫碳 熱處理時(shí).表面或環(huán)境保護(hù)不當(dāng)會產(chǎn)生表面氧化,這樣在齒面上就會產(chǎn)生一層薄的脫碳層,這層軟的脫碳層會引起砂輪過載或過熱,從而造成表面回火。
e)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.改善表面應(yīng)力的分布狀況。這樣可以降低出現(xiàn)磨齒裂紋的機(jī)率,從而提高磨齒效率。
f)變形 應(yīng)盡可能減少熱處理變形.這樣可以減小磨齒余量。若熱處理變形過大,如果磨齒操作不是在齒圈徑向圓跳動最大處開始磨削,則每次磨削在這些點(diǎn)上去除的磨削余量將是不正常的,從而導(dǎo)致燒傷及裂紋。
(2)磨削條件的影響 磨齒時(shí)砂輪的切削速度很高,砂輪與輪齒的接觸面積又很小,產(chǎn)生的熱量可能在接觸區(qū)域形成很高的溫度,從而導(dǎo)致磨齒損傷。
a)磨齒余量 磨齒余量過大會產(chǎn)生過多的磨削熱,從而導(dǎo)致磨齒損傷。應(yīng)盡可能減小磨齒余量,為此必須:
①減少熱處理變形。
②淬火后按齒田精確找正,然后加工定位基準(zhǔn),以便齒面余量分布均勻。
③磨前采用硬質(zhì)合金滾刀半精滾齒,去除熱處理變形,
b)切削規(guī)范 磨齒時(shí)產(chǎn)生的熱量大致與砂輪單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬量成正比,因此為了避免磨齒損傷,必要時(shí)適當(dāng)減少切深,降低展成進(jìn)給量或縱向進(jìn)給量。
c)砂輪
①砂輪的選擇 滲碳鋼硬度高,砂粒易磨鈍,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。
宜選擇組織較軟的砂輪。組織較軟的砂輪氣孔多,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。
在保證齒面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。
②砂輪的平衡及修整 砂輪必須精細(xì)地平衡,以便砂輪工作時(shí)處于良好的平衡狀態(tài)。
砂輪必須及時(shí)修整以保持其鋒利。影響砂輪修整頻次的因素很多.包括被磨材料的純度和類型、冷卻液的凈度等。
修整砂輪的金剛石支座必須牢固。若金剛石表面上有0.5-0.6mm的磨損量,標(biāo)志金剛石已磨鈍了,應(yīng)及時(shí)更換。
③嚴(yán)格控制砂輪傳動系統(tǒng)及砂輪心軸的間隙。砂輪傳動帶松緊調(diào)整合適。
d)冷卻液 磨削上藝中,冷卻的控制是一個(gè)重要因素。
①冷卻必須有效充分,冷卻液必須噴到磨削區(qū)域;流量一般為40~45L/min,以實(shí)現(xiàn)充分冷卻;壓力一般為0.8~1.2N/mm2,以沖去粘在砂輪上的切屑;
②保持冷卻液的純凈,妥善地過濾,以清除冷卻液的切屑、磨粒等臟物;冷卻液的容器要足夠大,以免摻入過多的氣體或泡沫,
③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,然而在特殊儲況下應(yīng)當(dāng)使用散熱器
2) 磨齒損傷的檢查
(1)可采用硝酸腐蝕法檢查燒傷。
(2)磨齒后必須檢查是否產(chǎn)生裂紋?捎孟铝蟹椒ㄖ贿M(jìn)行檢查:
a)磁粉探傷,
b)熒光滲透探傷,
c)著色滲透探傷。
3) 磨齒損傷對承載能力的影響
齒面的燒傷和裂紋,在輪齒承受脈沖負(fù)荷時(shí)將影響其疲勞強(qiáng)度和使用壽命,甚至造成齒輪早期失效。
燒傷將導(dǎo)致齒面過早地磨損。
沿齒長方向的裂紋會導(dǎo)致齒根疲勞斷齒,這是絕對不允許的。
沿齒高方向的裂紋會導(dǎo)致單方向斷裂。這種裂紋是最常見的。當(dāng)裂紋深度較淺時(shí).可采用硬質(zhì)合金滾刀將裂紋去除,再重新磨齒。
當(dāng)沿齒高方向和沿團(tuán)長方向的裂紋同時(shí)出現(xiàn)時(shí),可能形成網(wǎng)狀裂紋,它會導(dǎo)致齒面剝落.這當(dāng)然是絕對不允許的。