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锆合金的磨削特点及存在的问题

2021-02-22

  一、锆合金的磨削特点


  1、化学活性大,易氧化。锆合金在空气中易形成氧化层,氧化表层的强度和硬度更高,因而单位面积承受的磨削力较大。


  2、锆合金粘性很大,磨削时容易堵塞砂轮。锆合金比我们熟知的难磨削材质钛合金粘性还要大。


  3、磨削力大,磨削温度高,容易引起烧伤缺陷。锆合金的导热率和比热都特别小,不到钛合金的0.5倍。钛的比热为29J/(kg·K),而锆的比热为0.50J/(kg·K)。切削热集中在砂轮和工件的摩擦部位上,升温很快,再加上锆合金粉末燃点低,极易烧伤工件,在磨削后的已加工表面产生微裂纹缺陷。


  二、锆合金磨削存在的问题


  1、表面粗糙度质量不好。因锆合金燃点低、比热小,表面易烧伤,以致烧伤积累,表面粗糙度达不到要求,有时有鱼鳞状缺陷。


  2、外圆面容易产生多棱形缺陷。因锆合金磨削时粘性大,极易使砂轮钝化,导致中心孔变形。


  3、轴类零件中心孔易烧伤变形。因锆合金燃点低,磨削力大,磨削若润滑不及时,则会导致中心孔烧伤、咬合拉伤及变形,形位公差超差。


  4、锆合金磨削表面容易发乌。因锆合金极易氧化,磨削后表面容易发乌,亮度不好。


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  三、针对烧伤问题的解决措施


  1、多种砂轮磨料择优试验。


  ①单晶刚玉:呈淡黄或白色,单颗粒球状晶体,强度和韧性均比棕刚玉、白刚玉高,具有良好的多棱多角切削刃,切削能力较强,适用于易变形、易烧伤工件和低表面粗糙度值磨削。


  ②锆刚玉:呈灰褐色,具有较高韧性和耐磨性,是Al2O3和ZrO2复合氧化物,适用于耐热合金、钛合金等难磨材料的磨削。


  ③绿碳化硅:呈绿色,具有较高硬度和脆性,导热性好,棱角锋利,自锐性能好。适用于粘附材质,以减少与工件的砂轮粘附。


  ④立方氮化硼砂轮:特点是磨削力小,磨削温度低,磨削效率高,耐磨性好,磨削比(金属切除量/砂轮消耗量)约为普通砂轮的近百倍(磨耗小)。


  2、选择合适的砂轮粒度。


  由于砂轮粒度粗一些的排热性好,适用于粘性材质,同时考虑到表面粗糙度要求,采用46#、60#砂轮粒度进行试验。


  3、采用陶瓷结合剂。


  其自锐性能好,会降低磨削表面粗糙度值,且耐热性好。


  4、砂轮组织号5~8,以中等疏松、疏松组织为宜,利于排热。


  5、根据锆合金材料特性,选取砂轮硬度为中软1(K硬度等级)。


  6、磨削液选用合成脂极压切削液,必须具有优良的润滑性、良好的冷却和可冲洗性。选用3号高负荷磨削液,具体配方为:硫化油酸30%、三乙醇胺23.3%、非离子型表面活性剂16.7%、硼酸盐5%、水25%。消泡剂(有机硅)另加,比例为2.5/1 000。


  7、磨削深度要小于0.01mm,以提高表面质量。

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