如何理解磨削淬火(磨削強化)
磨削淬火(也稱磨削強化)技術是近年來興起的一項新技術,它利用磨削加工過程中產(chǎn)生的大量磨削熱,使金屬材料工件的表面馬氏體化,強化工件材料性能。
在磨削金屬材料時,由于被切削的金屬層比較薄,比切削力非常大,比能很高,因此產(chǎn)生了大量的熱量,其中50%~90%的熱量傳入工件,并聚集在表面層形成局部高溫,形成了極大的溫度梯度,所以磨削的熱效應對工件表面質(zhì)量和使用性能影響極大。傳統(tǒng)的針對磨削熱的研究,毫無例外地均將其作為消極因素進行考慮,并圍繞著如何將其降低至最小程度進行展開。
表面熱處理技術使得材料表層具有高硬度、高耐磨性,而材料內(nèi)部同時具有足夠的塑性和韌性,以滿足工況對工件材質(zhì)性能的特殊要求。但也面臨著一些問題,如能源消耗巨大、操作程序復雜等,從而將使產(chǎn)品生產(chǎn)周期加長,成本提高。
因此,傳統(tǒng)的熱處理和磨削工藝存在兩個主要缺點:⑴雖然目前表面淬硬熱處理工藝趨于多樣化,但大都很難集成到產(chǎn)品生產(chǎn)線上;⑵零件在表面熱處理后需進行磨削加工,而磨削熱和機械作用可能對已淬硬材料造成損傷。
這兩個問題促使研究者們產(chǎn)生新的構想,即利用通常被廢棄的磨削熱來對零件表面進行熱處理。該構想具有逆向思維,顛覆了對磨削熱的傳統(tǒng)評價,實用價值也相當高,不僅解決了上述的兩個實際問題,而且節(jié)約了許多能源與成本,起到了“變廢為寶”的作用。
磨削強化工藝總體分為兩個過程完成:首先,進行粗磨,利用磨削過程中所產(chǎn)生的磨削高溫對工件表面進行淬火,使工件表面材料在短時間內(nèi)發(fā)生奧氏體向馬氏體的相變;然后,進行精磨,以達到工件所需要的尺寸和形狀精度。
與傳統(tǒng)表面熱處理方法的工藝流程對比,采用磨削強化可以減少生產(chǎn)工序,縮短加工周期,降低產(chǎn)品的制造成本。
>>磨削淬火:
加工→磨削強化→精磨
>>傳統(tǒng)方法:
加工→運儲→熱處理→清理→運儲→精磨
除了可以降低產(chǎn)品的制造成本,磨削強化技術還可以提高工件的表面質(zhì)量。經(jīng)過磨削強化處理的材料(以40Cr為例),硬度分布均勻,其基體硬度集中在250HV(24.5HRC)左右,強化層硬度集中在700HV(60HRC)左右,強化層硬度是基體硬度的2.8倍,是常規(guī)淬火硬度(509HV)的1.4倍,強化層深度可達1.2~1.4mm,磨削強化層厚度一致性好,其效果與中頻感應加熱淬火的效果相似。
磨削強化技術將磨削工藝與表面熱處理工藝有機結合,不但開拓了一個新的領域,而且對于產(chǎn)品的加工質(zhì)量會產(chǎn)生深遠的影響。其過程簡單可行,具有積極的社會意義和經(jīng)濟意義,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
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