1020M17铸造镍基高温合金缓进磨削烧伤的研究

、 } M 1 7铸造镍基高温金金缓进 燧 的研究 一 一 — 北_工业芙学 王威廉 并j长生 国营新 艺机械 厂 杨 只珍 沈 阳航 空工业学院 刘明炜 提要 本文研究 了M17镍基铸造 高温舍金缓 进磨削烧伤时磨削力与磨 削 温度 的 变 化、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面层盒相组螺及化学成份 的变化 及烧伤表面的形貌。试验结果表日月，所有 烧伤试件都禾发现有容 易引起脆断的Ⅱ相存在，烧待试件表面 碳、氧 原子 浓度 较 高，扩散屠较深。试验还得 出了用以避 免烧伤的磨 削参教 供生产参考。 ABSTRACT I11 this Paper we re investigated variatioll of grlnding forg e aad temperatar e． chaage s iu microstruetare and di stribⅡtion 0 th e chemi col constltuent s ia burned surface layer as well as topography of ground sa rfac e for M 1 7 nikel based cast saPer alloy duriag ereep feed grindiag． The experimeat reSult S show that the a-phase which i s liable to eaa se embrittlem eat does not exist in any bafned speeimens． The carbon and oxygen at~mic concentrations are higher jn th e surfaee of bari1ed speeimeas and the diffusloa 1ayer has a remarkable depth The grlading parameters obtaiaed for avoidiag burning are pr es eared for reference n production． 关键词 绫进络磨 削 唐削烧饰 缓进磨削作为一种把高效率栅高的表面质量融为一体的加工方法，已在航空、航天、动力 以及工具工业中得到了一定的应甩，显示出它的特殊优越性。但是，在缓进磨劬过程中，如果磨 削用量选择不当，冷却液流量不足或者冲洗压力太小，就会引起工件表面烧伤，从而限制了缓 进磨 削潜力的发挥。本文主要是研究了M1 7铸造镣基高温合金在缓进磨 削时发 生的烧伤现象。 一 ， 试验条件 1．机床采用HM一 17O援进给平面磨床，试件尺 寸为1 O0X 20X1 0； 2．砂轮材料为GB／GG，粒度100*，E=13，微气孔} 3．砂轮采用直径士10O、硬度HRe=60的滚轮修整，径向修 整 进 给 量 为 0 ． 5— 0．75 ram／rain，总修整量0．5ram，最终延续时 间15 秒，冲洗压力为0．42MPa： 4．采用420 冷却液，冷却压力 为0．42M P8，冷却渡流量125kg／mi~j 5．磨 0方式采用 顺磨 、 =、烧伤时磨射力与磨削温度的变化 ， 8· 磨料磨具与磨削 1989，5(53) 维普资讯 http://www.cqvip.com Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 矩形 Administrator 线条 Administrator 线条 Administrator 矩形 Administrator 打字机 Administrator 打字机 Administrator 打字机 力是变化的还是稳定的 Administrator 打字机 磨削进入全切 后；垂直力F 开始上升，而水平力F 则变化 大，即Fv／Fn比 值 增大 。 经过大约 l～ 2秒后，F 达到最大值，Fv／Fn的值也由原米的2．1增大到3．2，逮时 便出 现 烧伤 烧伤后，F 和F 急剧降低，大约在1．3秒内，二者达到最小值，此时F 睁至 磨削稳 定状态F 值的60％，而F“则降至稳态F 的40嘶。再经10秒后，F 与FH恢复到来烧 伤 时平 稳状态．然后二者重新升到最大值而 出现第二 次烧伤 。 不同阉量下磨削烧伤时，F 和F 的变化 规 律与图 1相似，主要羞异在于Fv、FH从最 小值恢复到稳态值 的时间不 同，而Ev、Fn在上升段和下降段所经历的时阔都不超 过 2秒． 当金属去除率zw 增大 时，烧 伤周期缩短。试验中发现，在磨削力出现较大波动 之前，往往 经历了数 次较小幅度的波动，图 2则是这种波动的 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 曲线 。 采用顶式测温法测得的磨 削温度的变化如图 3所示。当Fv她于稳态时，磨 削温度很低． 随着Fv从稳态值增大到最大值，磨 削温度也随之增大，但当Fv=Fv⋯ 时，磨 削 温度 T未 达到最 高值，一般是在磨 Ⅱ力降至最小值时，磨 削温度最高。从 图3可以看出，磨削力每波 动一 次 庸 削温度 也波动一次。两者周期基本一致 大量烧伤 试验表明 当磨 削温度低于100℃时，不会产生突然烧伤，而磨 削 温 度 高 于 150℃时，极有 可能产生磨 削烧伤，引起磨削温度突然升 高至800℃以上。 蹈削过程中，冷 却 液 流过磨削区相当于对流换热过程，由于磨削温度的升高，冷却液 会以气泡形式产生 蒸汽，从而引起所谓强迫对流沸腾 。这种强迫对流沸腾 的性状与池塘沸腾 有一定的相似性。饱和池塘沸腾时其热流密度 表面换热系数与温 羞 AT=T 一T 的关 系 如图 4所示。温差较 小时，加热表面的液体轻微过热，加热面上只有极! 量的气泡，它对换 热系数影响很 小，这时液体内部产生 自然对流，气 泡升至液面时，在液体表面蒸发 当加热 T． 图4 各种 沸腾 区中热流密度． 表面换 热 系数 与温差 的关 系 阻 3 烧 伤时 磨 融 力、 磨 削温度 的记 袭曲 线 表面温度升高，使 AT的值越过A点，这 时 加 热面上产生 的气泡迅速增多并长大，最后浮升 到液体表面并 冲破液面进入气相空间 气泡的 分离在液体中引起显著的扰动作用，从而增大 了换热系数，所以从A到B曲线几乎是直线 上 升，这个区域称为核态沸腾区，换热系数a与 AT的 2次方到大约 4次方成正比。图中B点 称为 临界点或偏离核悉沸腾点 AT达到 图中 磨料磨县与磨 削 l989，5(53) 维普资讯 http://www.cqvip.com Administrator 打字机 B点时，能够看到近乎明显柱状的一些向上的气泡流。在这一点上，大部分的加热表面被气泡 所覆 盖，这些气泡实际上彼此 互相连结，使液体很难接触到加热表面 。当 AT增大超过 B点 后，单位面积柏换热量 降低，这是由于全部加热表面几乎被蒸汽层或蒸汽膜所覆盖．把加热 表面与液体 隔开，而 蒸汽 的导热系数叉远远小于液体。从B到C的沸腾 区称为过渡态 沸 腾， 是部分膜态和部分核态沸腾的区域。当 △T越{／C点时，整个加热表面上覆盖着一层稳 定 的 蒸汽膜，此乃稳定膜态沸腾，这时欹热热量最小 。 当 AT进一步增加时， 由于辐 射 换 热 增 强，沸腾 曲线重新升上去 当 △T刚刚越过B点时， 由于换热系数 急剧下降，导致一部分热量 贮存于加热 表 面 上 而使 △T增大，而 AT的增大又使 进一步下降， △T进一步升高，使得沸腾过程由B点 直 接 跃至D点或D点以后雨达到稳态。这样辐弓I起加热表面温度飞速上升，以致超过金属壁面 的 熔化温凄，所以D点称为 烧毁点”，在磨 削过程申 即产生烧伤 冷却液与加工表面之问的对流换热系强迫对流沸腾，与上述池塘沸腾有相似之处 当麝 削温度与冷却液温度之差 △T超过临界点时，就会发生烧伤 。 缓进磨 削由于冷 却 液 压力 较 高、速度较|决，与池塘沸腾有较大差异，但仍存在临界沸腾以及 烧毁点 试验表明 ， 当 磨削温度超过了150℃，极易产生烧伤 。 - 试验表明，砂轮磨损和材料材质不均匀会使磨削力升高而触发磨削区过热温度过高而 导 蒙烧伤。烧伤时，材料受到温度的影响发生膨胀，使得实际切深增加；同时由于高温使材料 软化，降低了工件与砂轮间 的摩擦系数，所 以Fn变化较小，而F ／FM比值增大 。 烧伤时由于材料热膨胀，凸起部分被砂轮磨去而在工件上留下下凹痕迹 ， 即形成 凹坑 三、饶伤工件 表面形貌 磨削烧伤后，烧伤表面明显地出现不同程度 的波纹，即形成不同程度的凹坑 烧伤严重 对 ， ． 凹坑表面有不 同颜色的变化，试验表明， 由于烧伤丽形成的氧化膜颜色与烧伤时工件表 面温度的关系如图5所示。由图5可知，浅黄色氧化膜对l应的温度低于80O℃ ， 而 黄 色、褐 霎 - 一 ／ a ／ ．皇． ≮ 霎 ／ 0 q ! ／ 一 ． ，0⋯ 琶 囤5 烧伤温度与氧化膜颜 色的关 系 剖面，用扫描电镜观察 ，靠近裂纹表面处颜色比 - 利用俄戢能谱仪分析烧伤表层 的元素变化 的碳元索，这说明高温之下，砂轮、冷却液以 碳；形成表面黑色碳膜。 色和紫青色对应的温度都高于8OO℃ 。 试验 中 紫青色烧伤是在完全关闭冷却液的条 件 下 出 现的。 利用扫描电镜观察烧伤表面，发现浅黄色 表面没有裂纹出现，而其他三种情况，有个别 试件在凹坑底部有裂纹密集，并发展成网状裂 纹；凹坑两翩边缘磨 削裂纹较少，且大都垂直 于磨削方向j在菲近 凹坑的非烧伤表面刚无裂 纹和颜色变化。用线切割把工件裂纹表面层切 下 ，再沿 裂纹方向折断，得到沿表层深度的裂纹 较黑，断面光滑，裂坟 最大深度约为1O0 1am ． 如图 6所示 可LI看出，近表面处存在着大 量 及空气中的碳更易沿裂纹扩散．使裂纹断口富 2O’ 磨料摩兵与磨射，1 989，5(53) 维普资讯 http://www.cqvip.com 四、烧伤时的金相组织、表层元素变化厦冷作硬化 我们观察了各种烧伤试件的金棚组织，发现褐色和紫青色烧伤 表面大约有 10 ptm深 的 自 亮层。高倍金相观察发理，自亮层中Y，相贫化，晶界处有裂纹存在，在裂纹附近存在有少量 点状碳化物。M17这种材料的y 、TiC、MoC等相在高温下比较稳定，只有Y 相在1 000℃左右 高温作用下，会在晶界附近首先溶解而形成空洞，所以褐色试件出现裂纹是可能的。 对烧伤试件还作了选择性金相分析 ，用40呖NaOH溶液电桶腐蚀观察口相，束发现 表 面 层有d相析出 国外有些学者研究缓进磨削Ci02S镍基台金烧伤时 ，认为Y 辐溶解后 ，如再 使 材料加热到工作温度，则在烧伤区内会析 出有害的。耜 为了验证这一点，我们对不同 烧 伤 程度的试件加热到900℃，并保温三小时，仍束发现针状的d相，只有少量块状碳化物存在。 对烧份试件进行俄歇能谱分析 已如 图 6所示，由图 6可知，烧伤表面氧 碳原子浓度很 高，溅蚀I4分钟后，氧原子浓度达到稳定值，而碳原子的浓度没有吓 降 Ni的含量 也未 恢 复到稳定状态 所 以烧伤试件碳的扩散层较深，可达O ． 5l_Lm 图 7是浅黄色烧伤试件表层硬度 的分布，可以看出烧伤表面呈硬化状态，经9o。℃ 保 温 图7 浅黄 色烧伤试件表面层硬度分布 图8 缓进磨削烧伤限 区 磨料磨具与磨削 1989,5(53) ．；1． f^毒，u邑 树 纛埘 维普资讯 http://www.cqvip.com 三小时后，其硬化 屡消失 不同程度的烧伤，其表面硬度都有升高的趋势。j奎=莉烧伤表 化的躁园可能是表面富碳造成的，圆为烧伤表面碳 碌予的浓度比束烧伤襄面要高m 2～ 3倍a 五，摩鄯烧伤的限制区 为了有效地控制麝削烧伤，礁定Z：发生磨削烧伤 的范围，通过改变磨削深度 和 工 作 台进给速度v 进行了试验，以得到不发生磨削烧伤的磨削用量，这种磨削烧待琨制区如图 8所示 。 一 ． ⋯ ． 由图8可知，当a 在O．5—2．Omm范鼠内变化，只要保 证 a ‘V w2、5rnm时，a ．v <4o 5Omm。，m沮才不会 烧 伤 当a 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 单列市近掰年来开发的金属 切削机床、锻压机械、铸造机械、木工机床、刀具、量具、量仪、唐斜、唐具、机床附件、 机床电器、功能部件及液脏件等l3大类重点新产品。《手册 》中根据鉴定意见较客观地介绍 了各种产品的技术水平．墙构特点及其加工精度，并且列出了选购设备对所需的主要技术参 数 适用范围：还 附有清晰的产品照片，是机械制造业更新设备的必备手娟 每本《手{1fj》工 本费2O元(包括邮费)。效购者将款 邮至北京安内方家胡同19号机床杂 志社 《新产品手册 》组。 ， 02、 席料磨具与磨削 l989 5(53) 维普资讯 http://www.cqvip.com