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等离子喷涂层的磨削加工方法

更新时间  2021-11-20 10:32:48 阅读

    在等离子喷涂层的硬度比较高和加工余量比较小的情况下,涂层选用磨削加工的方法较适宜。

    由于等离子喷涂层的结构具有一定的特殊性,因此,在磨削加工涂层材料时要比磨削同一种整体材料困难。涂层磨削加工方法和工艺规范的选择主要取决于涂层的结构和硬度。合理地选用磨削加工方法和工艺规范,不但可以提高涂层的表面光洁度和磨削效率,而且可以降低磨削加工对涂层与涂层、涂层与基体结合界面上所产生的应力。

    一、等离子喷涂层的磨削加工方法

    按砂轮工作表面的形式,基本有下列两种方法。

    1.周边磨削法

    周边磨削法是以砂轮圆周表面为磨削工作面,如外圆磨削和内孔磨削。周边磨削时的砂轮圆周面与零件加工面相切,从理论上讲,它们之间的接触是一条线。磨削时需要大量的冷却液进行冷却,故又称为湿式磨削法。此方法具有散热快、磨削效率高和光洁度高等优点。外圆和内孔表面喷涂后,建议均采用此方法进行磨削加工。

    2.端面磨削法

    端面磨削法是以砂轮端面为磨削工作面,如导轨表面采用碗形或蝶形砂轮的磨削方法。端面磨削时的砂轮端面与零件表面时面接触,因此发热量大。为了避免冷却液、磨粒和涂层微粒堵塞砂轮工作表面,磨削时的冷却方式应采用风冷,故又称为干式磨削法。平面和导轨面喷涂后均采用此方法进行磨削加工。

    二、等离子喷涂层磨削加工时的工艺规范

    1.周边磨削涂层时的工艺规范

    (1)砂轮的选择

    磨削砂轮的主要参数包括砂轮的材料、粒度、硬度和结合剂等方面。

    在磨削加工自熔性合金粉末(铁基和镍基粉)的涂层表面时,分别采用了各种氧化铝(刚玉)和碳化硅砂轮进行磨削工艺试验发现:一般刚玉砂轮的磨削效率低,其中棕刚玉砂轮要比白刚玉砂轮磨削效果要好。绿色碳化硅砂轮在磨削加工涂层时,具有良好的自锐性,磨削效率比棕刚玉砂轮高。

    涂层磨削加工时的砂轮粒度的选择,将直接影响到涂层磨削加工时的效率。当选择粒度偏细的砂轮时,磨削效率就偏低,砂轮磨粒也容易进入涂层的孔隙中去,影像涂层的磨削加工质量。一般磨削涂层时砂轮粒度在40#-60#之间。在精磨涂层表面时,尽管砂轮粒度比较粗,但可以采用降低修正砂轮时的走刀量,来提高精磨时的光洁度。

    涂层磨削加工时砂轮硬度的选择,可以根据磨削加工一般材料时所考虑的原则。砂轮的硬度将直接取决于零件涂层的硬度,当磨削较软的涂层材料时,就选用较硬的砂轮;磨削较硬的涂层材料时,就选用较软的砂轮。在磨削涂层表面时,一般选用中软级,在K-L之间。

    砂轮结合剂的选择将直接影响到砂轮的连接强度。根据涂层结构特性,磨削时的砂轮结合剂一般选用陶瓷结合剂较为适宜,它具有连接强度高、耐热性能好和磨粒不易脱落等特点。

    (2)磨削用量的选择

    磨削涂层时砂轮和零件的圆周速度能直接影响到磨削加工时的效率。在磨削外圆涂层表面时的砂轮线速度一般在30-40米/秒之间;磨削内孔涂层表面时的砂轮线速度一般在18-28米/秒之间;工件的线速度是根据其直径的大小而定,一般选择在25-40转/分之间。

    由于涂层材料结构具有一定的特殊性,因此,磨削加工时的进给量不宜过大,以防止涂层在磨削加工时产生热应力,避免出现涂层的挤压和剥落现象。在磨削外圆涂层时,粗磨的进给量在0.01-0.02毫米之间;精磨的进给量在0.003-0.005毫米之间。在磨削内孔涂层时,磨削进给量在0.002-0.005毫米之间。

    磨削涂层时的纵向走刀量的选择,可以比一般正常材料磨削时的纵向走刀量偏低些。磨削外圆时的纵向走刀量在300-500毫米/分之间;磨削内孔时的纵向走刀量在200-300毫米/分之间。

    在进行涂层磨削加工时出现的火花很微弱,有时几乎看不到火花,这就表明涂层的磨削加工比一般正常材料的磨削加工要困难些。因此,在涂层磨削加工时要经常保持砂轮表面是在锋利的条件下工作。

    涂层磨削加工的冷却液可选用一般乳化液,但冷却液流量要大,最好直接冲刷到砂轮和零件相接触的部位,以便及时将涂层微粒和砂轮磨粒冲刷掉。

等离子喷涂

    2.端面磨削涂层时的工艺规范选择

    (1)砂轮的选择

    在磨削涂层导轨的过程中,分别采用了氧化铝和碳化硅碗形砂轮进行磨削试验,发现砂轮在磨削涂层导轨时,涂层和砂轮的微粒容易堵塞砂轮而发热,影响到导轨的热变形和磨削加工效率,当采用大气孔的碗形氧化铝砂轮磨削涂层时,导轨热变形小,砂轮不易堵塞,磨削效率高。而当采用金刚石砂轮磨削加工涂层时,其磨削效率远远超过氧化铝和碳化硅砂轮的磨削效率。

    涂层导轨磨削时砂轮粒度比内外援涂层磨削时砂轮粒度要粗,一般选用36#。砂轮的硬度一般选用J-K之间。结合剂选用陶瓷(V)。

    (2)磨削用量的选择

    涂层导轨磨削时的磨头转速为2800转/分;导轨的移动速度在3-5米/分之间;粗磨时的进给量在0.02-0.05毫米之间;精磨时的进给量在0.005-0.01毫米之间。

    三、国外等离子喷涂层金属切削加工发展概况

    在国外,等离子喷涂层的切削加工已引起等离子喷涂技术届的重视,特别在“封孔处理”和采用高效率砂轮磨削方面有了很大的发展。

    1.封孔处理

    等离子喷涂后的涂层具有一定的孔隙度,为了避免在磨削加工时所出现的砂轮和涂层的微粒堵塞到涂层的孔隙中去,国外在磨削加工涂层时,广泛采用“封孔处理”工艺。其方法是将封孔剂渗透到涂层的孔隙度中去。国外常用的封孔剂有石蜡封孔剂,它既可以做封孔,又可作磨削加工时的润滑剂。若不采用“封孔处理”,则必须增加从涂层表面清除砂轮微粒这一工序。

    2.采用高效率的氮化硼和金刚砂砂轮

    (1)氮化硼砂轮

    氮化硼砂轮具有很高的显微硬度(HV800-9500)和耐热度(1500-1600摄氏度),它在磨削时,涂层可获得很高的光洁度。

    (2)金刚石砂轮

    金刚石砂轮也具有很高的显微硬度(HV8600-10000)和耐热度(700-800摄氏度),它在线速度达60米/秒时,可以获得很好的磨削效率。

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