Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

§ 49. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОТЫ, ОБРАЗУЮЩЕЙСЯ ПРИ ШЛИФОВАНИИ.

Причины появления сплошных прижогов на поверхности детали. Борьба с прижогами и трещинами при шлифовании.

В зоне контакта шлифовального круга и обрабатываемой детали возникает высокая температура, достигающая в некоторых случаях 1000-1600° С. При всех процессах резания выделяется тепло, но при шлифовании его выделяется намного больше, чем при обработке резцами, фрезами или другими многолезвийными инструментами.

Это объясняется следующим: скорость шлифования в 10-20 раз превышает скорость обработки резцами и фрезами; абразивные зерна имеют, как правило, отрицательные передние углы и поэтому при резании затрачивается много энергии на прижатие шлифовального круга к детали, в результате стружка более измельчается и выделяется много тепла. Выделяющееся тепло нагревает шлифовальный круг, обрабатываемую деталь и окружающий воздух. Так как воздух и шлифовальный круг обладают плохой проводимостью, то выделяющееся тепло главным образом поглощается обрабатываемой деталью, вследствие чего в момент снятия стружки в зоне резания образуется так называемая мгновенная температура. Мгновенную температуру отличают от установившейся температуры поверхностного слоя детали, которая намного меньше мгновенной.

Установившаяся температура характеризуется количеством тепла, поглощаемым деталью, равным количеству тепла, отводимым от детали охлаждающей жидкостью.

В процессе окончательного шлифования установившаяся температура должна быть примерно равной температуре цеха, ибо измерительный инструмент, которым пользуются для контроля детали, имеет температуру цеха. Чтобы избежать ошибок, измерение поверхностей должно производиться при примерно одинаковой температуре детали и инструмента (20±2°С). Иногда мгновенная температура бывает настолько высокой, что стружка размягчается, спекается и даже плавится.

80% энергии при шлифовании затрачивается на нагрев и лишь 20% на деформацию кристаллической решетки.

За счет высокого нагревания поверхности закаленная сталь в поверхностном слое получает вторичную закалку и высокий отпуск. Под этим тонким поверхностным слоем получается отпущенный слой (структура троостит), а далее деталь имеет структуру исходного металла.

Часто структурные изменения сопровождаются появлением на поверхности детали цветов побежалости. Такое состояние поверхностного слоя называется прижогом.

Образование прижогов недопустимо, так как они снижают механические свойства поверхностного слоя металла. Прижог в зависимости от причины, его вызвавшей, может быть сплошным, когда значительная часть поверхности металла сплошь окрашена в цвета побежалости, и местным, когда перегретым оказываются отдельные участки на поверхности.

Появление сплошных прижогов на поверхности детали может быть вызвано следующими причинами:

1. Завышением глубины шлифования, вследствие чего средняя толщина стружки, снимаемой одним зерном шлифовального круга, получается слишком большой; в результате резко увеличивается давление абразивных зерен на обрабатываемую поверхность, увеличивается работа трения и происходит усиленный нагрев поверхности.

2. Завышенной твердостью и несоответствием условий работы выбранного шлифовального круга, что также вызывает чрезмерное давление шлифующих зерен на поверхность детали; увеличивается работа трения и происходит усиленный нагрев поверхности.

3. Недостаточной интенсивностью охлаждения и неправильным подбором способа подвода смазочно-охлаждающей жидкости.

4. Заниженной скоростью вращения детали. При этом нагретая царапина, сделанная абразивным зерном, не успевает охладиться до того, как следующее зерно врезается в нее, вызывая дополнительный нагрев поверхности.

5. Несвоевременной, нерациональной или неправильной правкой круга, когда на круге не образовались абразивные зерна с острыми режущими кромками. Резание производится тупым кругом.

Местные прижоги могут появиться при вибрации станка (в результате плохой балансировки круга), биении круга (из-за неточной центровки и закрепления круга на фланцах), а также в результате неисправностей подшипников шпинделя. Прижоги на поверхности детали обнаруживают по цветам побежалости, а также методом травления детали, которое не оказывает влияния на качество поверхности. Травление производят в этиленгликоле, этиловом спирте, ацетоне или азотной кислоте, промывают и осветляют серной, а затем соляной кислотой.

Поверхность без прижогов остается светлой, а отпущенная при прижоге темнеет и тем сильнее, чем мягче она стала.

Прижоги достигают 2 мм глубины. Твердость поверхности уменьшается с 61...64 до 45...55 единиц HRC.

Разные структуры стали занимают разные объемы. Поэтому участки с изменившейся структурой растягиваются или сжимаются другими участками и в поверхностном слое возникают внутренние напряжения. Особенно вредны растягивающие напряжения, достигающие очень больших значений (80-100 кгс/мм²), уменьшающие прочность, надежность и долговечность детали.

Глубина распространения остаточных напряжений внутрь детали составляет величину до 0,08 мм, а интенсивно напряженный слой достигает глубины примерно 0,01 мм.

Если выбрать рациональные режимы шлифования, то можно добиться сжимающих остаточных напряжений, которые увеличивают усталостную прочность и долговечность детали.

Если внутренние напряжения превышают сопротивление материала на разрыв, то на поверхности детали возникают шлифовочные трещины. Причины образования шлифовочных трещин аналогичны причинам образования прижогов, поэтому на практике шлифовочные трещины сопровождаются возникновением прижогов.

Для уменьшения возможности возникновения прижогов и трещин следует:

1. Подводить обильное количество смазочно-охлаждающей жидкости, уменьшающей коэффициент трения между шлифуемой деталью и кругом.

2. Уменьшать глубину шлифования и работать без поперечной подачи в конце шлифования.

3. Применять более мягкие круги. Если нельзя работать мягкими кругами, необходимо увеличить скорость движения детали. В результате этого уменьшится время нагревания каждого участка и увеличится усилие шлифования, что будет способствовать самозатачиванию круга.

4. Применять круги из электрокорунда хромистого, циркониевого, электрокорунда белого, эльбора вместо кругов из электрокорунда нормального.

5. Применять круги на бакелитовой связке вместо керамической. Круги на вулканитовой связке наиболее способствуют образованию прижогов.

6. Применять пористые и высокопористые круги.

7. Работать на технически исправных станках, чтобы не было ударов круга о поверхность детали, не было дисбаланса круга, применять расчетные режимы шлифования. Припуск должен быть равномерно распределенным.

8. При шлифовании высокоуглеродистых и легированных сталей и металлов с низкой теплопроводностью уменьшать глубину и подачу.

9. Использовать прогрессивные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), методы подвода их распыливанием и через поры шлифовального круга.