新闻中心

News

高精度粉末冶金齿轮轴的磨削工艺探究

日期: 2019-01-16
浏览次数: 1289

在航空发动机零件中,齿轮使用粉末冶金材料、磨削加工成为保证这一高精度的首要加工方法,但粉末冶金的高精度磨削却很困难。为更好地保证粉末冶金的磨削精度,本文通过对粉末冶金氮化前后磨削工艺安排的分析,在氮化前后实际磨削加工过程中磨削砂轮的选择,机床参数调整的研究,从而选择出了该方式磨削所需的最优砂轮参数和机床加工参数,更好地保证了粉末冶金齿轮的磨削精度。

1. 产品零件及材料性能分析

本文所试验的零件如图1所示,其中涉及磨削的为两处轴颈和两处端面,以两处轴颈为加工基准,本身尺寸要求较高,加之要求了很高的形位公差。端面平面度为0.005mm,要求很高,且规定只需内凹,这又增加了加工难度。在实际加工中采用端面外圆磨床来保证这些加工要求,对半精磨和精磨预留适当的磨削余量,根据氮化前后材料的性能选定不同的砂轮及加工参数。

粉末冶金是采用金属粉末( 或金属粉末与非金属粉末的混合物) 作原料, 经过压制或成型、高温烧结,将其按需要的比例混合后压制成型的一种特殊材料。试验用粉末冶金材料AHP10V,属于高钒工具钢,材料碳化物多、硬质点多、含钒量大且材料耐磨性高,其多孔性及高硬度直接影响了其磨削精度。

这类粉末冶金材料在经过氮化热处理后,其材料性能也会发生明显的变化。在氮化之前,通过压痕深度测量硬度为18~23HRC,但是分布组织中硬质点的硬度高达65~70HRC,这些硬颗粒会导致严重的砂轮磨损。在氮化热处理后,其硬度高达65~70HRC,而且热处理变形量也会直接影响后续加工精度。

2. 氮化前后磨削工艺分析

图2所示为试验零件,考虑粉末冶金的难磨削性,在能保证足够的加工余量前提下,下道工序所留的余量应越小越好,再考虑到氮化变形问题,所以在氮化之前进行必要的粗磨加工工序。

经试验所得:氮化之前的粗磨可留0.1~0.15mm的余量给氮化后的磨削,当然这中间还会涉及到渗层问题的控制;氮化之后零件的硬度要求为HRC≥56,但由于AHP10V材料的特殊性,其硬度会高达65~70HRC,材料的高硬度使得磨削很困难,一次磨削加工达不到理想的精度要求,故可分为半精磨和精磨进行,半精磨留0.03~0.05mm左右的余量给最后的精磨削来保证最终的加工精度。

3. 氮化前后磨削加工研究

(1)氮化前磨削砂轮的选择和机床加工参数的调整:氮化前的粉末冶金材料通过压痕深度测量硬度较低,从单一的硬度看来, 材料属于较软的一类。但在初次磨削试验之后未取得很好效果,分析了其内部组成之后发现,此类材料存不均匀性,其中分布有硬质点如前文所述。此类结构会导致砂轮磨削时容易贴附,堵塞砂轮,造成磨削过热,表面完整性降低, 在磨削过程中容易烧伤零件。这就使得在砂轮的选择上要选择粘附小,磨损小, 不易堵塞的砂轮。氮化前的磨削属于粗磨削, 对表面粗糙度质量要求不是太高。

综上所述,氮化前粉末冶金磨削砂轮参数分析如下:

①砂轮磨料选择特单晶刚玉SA磨料,此类磨料颗粒锋利并坚硬, 有很好的自锐性。

②砂轮粒度在氮化前通常以80#粒度为宜。由于是粗磨削,此时对表面粗糙度质量要求不是太高,此粒度使得磨削时粘附小。

③砂轮结合剂由于陶瓷结合剂颗粒能力强, 热稳定性与化学稳定性好, 防水耐热,耐腐蚀,磨损小,长时间保持磨削性能, 具有多孔性, 不易堵塞, 生产率高, 所以粉末冶金应选陶瓷结合剂砂轮。

④一般在保证齿面粗糙度的前提下, 尽可能选择较软的砂轮,经试验得出砂轮硬度以J为好。

在外圆端面磨床进行粗磨时,设置工件转速为120r/min,经试验得出采用光磨以减少零件烧伤概率,即零件进给达到0.05mm时,停下进给继续光磨,给零件一个冷却过渡时间; 还可在修砂轮的时候把修砂轮的速度调高,使得砂轮更粗。当磨不动零件的时候,砂轮掉粒快,避免把零件磨伤。此时砂轮进给速度为0.3mm/min ,磨削深度的推荐值为0.05mm/pass。

(2)氮化后磨削砂轮的选择和机床加工参数的调整:粉末冶金在氮化后组织会发生显著变化,材料本身的多孔性会导致砂轮表面的微观疲劳。当砂轮从孔到固体颗粒往复移动时, 磨料持续受到小冲击,导致砂粒的脱落;多孔性还会降低零件的导热性, 最后导致砂轮切削刃微崩。砂轮不锋利,磨削过程中尺寸不稳定,致使零件发生烧伤现象。而氮化后的磨削属于精加工,需保证零件的精度要求,此时相比较氮化前的磨削,材料的高硬度成了制约磨削精度的主要因素,在砂轮的选择上应考虑特殊磨料及粒度号和硬度的变化。

综上,氮化后粉末冶金磨削砂轮参数分析如下:

①由于硬度较高,砂轮磨料选择新型陶瓷烧结刚玉NQ磨料,氮化后的磨削属于精磨削,磨削力小。此类磨料独特的外形能使其在较小磨削力情况下产生较好的自锐性,使得在磨削过程中始终保持砂轮的锋利性。

②氮化后为半精磨和精磨加工,表面粗糙度值通常至R a=0.1~0.05μm。此时的砂轮粒度号经试验得出, 半精磨时粒度号为100#,精磨时粒度号以220#左右为宜,这样便能很好地保证其表面粗糙度质量。

③ 由于硬度较高, 表面粗糙度质量要求高,砂轮的#硬度选择H硬度为宜。

④在高硬度的情况下磨削,粉末冶金材料很容易产生烧伤,在选择砂轮时需制造有大气孔,以减少磨削时的烧伤。在外圆端面磨床进行精磨削时,设置工件转速为110r/min,砂轮线速度35m/s进行高速磨削。由于所留余量较小,砂轮进给速度为0.01mm/min,在磨削至余量0.005mm处,改为0.001mm/r进刀,在余量为0.001~0.002mm时进行一次砂轮修整,最后进行一次光磨,保证零件最终尺寸和表面粗糙度。

4. 结语

本文从工艺安排和实际磨削加工中选择砂轮以及加工参数,对粉末冶金这种难加工材料磨削进行了分析和研究,通过实际的实验磨削得出了关于在氮化前后粉末冶金齿轮轴磨削的一些参数,其中包括对砂轮的选择以及机床加工参数都做了相应的探究,从而解决了高精度粉末冶金材料磨削难的问题。


本文转自:齿轮传动

【设备情报站】高端技术,注入灵魂的“粒度仪器”

【设备情报站】高端技术,注入灵魂的“粒度仪器”


News / 推荐新闻 More
2020 - 01 - 14
长安识别二维码,办证拿京东购物卡!行业品牌展会云集优秀企业汇聚尖端产品一年一度的行业盛会不可错过的交流机会第十三届上海国际粉末冶金、硬质合金与先进陶瓷展倒计时71天重要通知展商报名将于1月20日截止还在犹豫的厂商请抓紧报名千万别错过这场行业盛会!您将收获企业宣传机会产品展示平台您还可以融洽客户关系发掘潜在客户进行技术交流把握前沿资讯同期论坛大咖云集学术交流精彩纷呈1第18届华东五省一市粉末冶金技术交流会论坛时间:2020年3月22日  09:00~17:00论坛地点:上海光大国际大酒店的光大厅2第九届上海国际注射成形高峰论坛论坛时间:2020年3月24日  09:00~17:00论坛地点:上海世博展览馆3第二届上海国际先进陶瓷材料与产业发展高峰论坛论坛时间:2020年3月23日  08:30~18:30论坛地点:上海兴荣温德姆至尊豪廷酒店4上海国际陶瓷3D打印...
2020 - 01 - 02
“华东五省一市粉末冶金学术交流会”自1982年举办的第一届以来,至今已成功举办十七届,由华东地区的江苏省、安徽省、山东省、浙江省、福建省和上海市的粉末冶金学会轮流承办,该交流会已成为中国粉末冶金行业交流的重要平台之一,积极推动了华东地区乃至中国的粉末冶金行业和周边关联行业的蓬勃发展。2020年3月第十八届“华东五省一市粉末冶金学术交流会”将由上海市机械工程学会粉末冶金专委会承办,是在2008年由上海粉末冶金学会承办后,时隔十二年后将再次来到上海,在此期间中国的粉末冶金事业、特别是华东地区的粉末冶金事业又有了新的进展和跃升,无论在研发手段、技术等级、开拓创新,还是在设备升级、材料优化等诸多方面都取得了新的成就。为此,让我们再一次相聚在一起,相互交流、切磋技艺、互利共赢、协同提高,为中国的粉末冶金事业蓬勃发展贡献一份力量。 一、大会主题创新促升级,转型谋发展 二、组织单位主...
2019 - 12 - 12
近年来,世界各地都在积极开展新材料的开发研究,材料研究朝着各种极限状态发展,超细粉体材料就是最受关注的新材料之一。目前,对超细粉体的研究主要为制备、微观结构、宏观物性和应用等四个方面,其中超细粉体的制备技术是关键。超细粉体的制备方法很多,从物质的状态分有固相法、液相法和气相法。本文将介绍超细粉体的一些主要制备方法及进展。一、固相法固相法是一种传统的粉化工业,由于该法具有成本低、产量大、制备工艺简单易行的优点,加上近来的高能球磨、气流粉碎与分级联合方法的问世,因而在一些对粉体的纯度和粒度要求不高的地方仍然在使用。此法主要用于制备脆性材料的超细粉体。01、机械粉碎法机械粉碎就是在粉碎力的作用下,固体料块或粒子发生变形进而破裂,产生更微细的颗粒。物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。粉碎极限取决于物料种类、机械应力施加方式、粉碎方法、粉碎工艺条件、粉碎环境等因素。比较典型的粉碎设备有:...
2019 - 12 - 11
近些年来,由于一些新技术的兴起,如机械合金化、粉末注射成形、温压成形、喷射成形、微波烧结、放电等离子烧结、自蔓延高温合成、烧结硬化等,使得粉末冶金材料和技术得到了各国的普遍重视,其应用也越来越广泛。一、粉末制备技术的发展粉末冶金材料和制品不断增多,质量不断提高,要求提供的粉末的种类也越来越多。为了满足对粉末的各种要求,出现了各种各样生产粉末的新方法。从过程的实质来看,现有制粉方法大体上可归纳为两大类,即机械法和物理化学法。从工业规模而言,应用最广泛的是还原法、雾化法和电解法。但随着科技的发展,越来越多的新技术在粉末的制备过程中正起着越来越重要的作用。1、机械合金化(MechanicalAlloying,MA)机械合金化是由 Benjamin 等提出的一种制备合金粉末的高能球磨技术。它是在高能球磨条件下,利用金属粉末混合物的反复变形、断裂、焊合、原子间相互扩散或发生固态反应形成合金粉末。机械...
分享到:
新之联伊丽斯(上海)展览服务有限公司
上海总部 电话:4000 778 909
电邮:ccecchina@unirischina.com
广州公司 电话:020-8327 6389
电邮:ccexchina@unifair.com
版权所有 2017-2020 新之联伊丽斯(上海)展览服务有限公司
犀牛云提供企业云服务
关注展会官微,在线看展