磨削烧伤干货大全

①磨削烧伤

a 定义

准确地说，什么是磨削烧伤呢?它是这样定义的，在磨削时，由于磨削区域的瞬时高温(一般为900～1500℃)形成零件表层组织发生局部变化，并在表面的某些部分出现氧化变色，此类损伤在磨削文献中一般称为“磨削烧伤”。但是，根据磨削加工参数和工件材料的冶金特性很难预测出磨削烧伤的苗头，由于对磨削加工区瞬间快速加热条件和在磨削区起主要作用的大应变变形认识不完整，磨削烧伤预测能力的开发受到限制。

b 磨削烧伤的起因和其对产品质量的影响

在机械类产品中，很多重要零部件如轴承、齿轮、曲轴、凸轮轴、活塞销和万向节等，在热处理之后均需经过磨削加工。相比之下，磨削时单位切削面积上的功率消耗远远超过其它加工方法，所转化热量的大部分会进入工件表面，因此容易引起加工面金相组织的变化。在工艺参数、冷却方法和磨料状态选择不当的情况下，工件在磨削过程中极易出现相当深的金相组织变化层(即回火层)，并伴随出现很大的表面残余应力，甚至导致出现裂纹，这就是所谓的磨削烧伤问题。

零部件的表面层烧伤将使产品性能和寿命大幅度下降，甚至根本不能使用，造成严重的质量问题。为此，生产企业一方面通过执行正确、科学的工艺规范，减轻和避免出现磨削烧伤现象;另一方面，加强对零部件的检验，及时发现不合格工件，并判断正进行的磨削工艺状况。以下是产生这种烧伤原因的详细分述：

⑴砂轮太硬或粒度太细组织过密;

⑵进给量过大，切削液供应不足，散热条件差;

⑶工件转速过低，砂轮转速过快;

⑷砂轮振摆过大，因磨削深度不断发生变化而烧伤;

⑸砂轮修整不及时或修整不好;

⑹金刚石锐利，砂轮修整不好;

⑺工件粗磨时烧伤过深，精磨留量又太小，没有磨掉;

⑻工件夹紧力或吸力不足，在磨削力作用下，工件存在停转现象等。

②磨削烧伤的传统检测方法—酸洗法

对工件表面磨削烧伤的检验，除了最简单的目测法外，就是采用已延续多年的传统方法—-酸洗法，即在被检零部件表面涂上酸液或将其浸入盛有按规定配制的酸液槽中，经过一段化学反应时间之后(或在把工件取出后)，在表面湿润时，应立即在散光灯下目测检验。根据零件表面的颜色变化可以大致分成下列情况：

⑴正常表面呈均匀暗灰色;

⑵如是软点，就呈现云彩状暗黑色斑点，且周界不定整;

⑶如果脱碳，则呈现灰白或暗黑色花斑;如果磨加工裂纹，则裂纹呈龟裂状。

⑷如是烧伤，一是表面沿砂轮加工方向呈现暗黑色斑块，二是呈现线条或断续线条状。

根据表面呈现的不同颜色，对磨削烧伤的程度作出相应的判断。随着色泽变得越来越深，表示工件表面因温度更高，引起的磨削烧伤更为严重。这种传统检查方法虽然简单易行，但有着很大的局限性，主要是工件表面经酸洗液浸蚀，即使为无问题的零部件，也不能不加工处理的予以使用。传统方法执行的实际上是一种破坏性检查方法。

③巴克豪森效应及磁弹技术

铁磁性材料是由许多小的像条型磁铁状的磁性区域组成的，这种磁性区域叫磁畴;每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都像一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同。各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。磁场会引起磁畴壁来回的移动，当磁畴的一侧磁畴壁收缩而另一侧的磁畴壁增长时会导致磁畴有序的移动。磁畴的变化会使磁化总量发生改变。

用电磁线圈靠近样品，磁畴壁移动时产生的磁变化量会使线圈中产生一个脉冲电流。1919年巴克豪森(Barkhansen)教授首先发现了这一现象，故称为巴克豪森效应。他证明了这种磁化进程，并用磁滞曲线的形式描绘了出来。事实上这个曲线并不是连续的，是由外磁场导致磁畴移动而产生的许多小的突然的步骤组合而成。当由磁畴运动而产生的电流脉冲叠加到一起时，一种像噪声一样的信号就产生了，这就是巴克豪森信号。

大多数材料中巴克豪森信号的功率谱从磁化频率开始可达到250kHz。在材料内部传递时巴克豪森信号的衰减是指数级的，主要取决于由磁畴壁移动产生的电磁场所生成的涡电流的衰减程度。衰减范围决定了可获取信息的位置深度(测量深度)。影响深度的主要因素有：噪声信号可分析的频率范围和被测材料的可导性和渗透性。实际应用中测量深度一般在0.01到1.5毫米之间。实际的测量深度取决于不同材料各自的渗透性和传导性。

两种重要的材料特性会极大的影响巴克豪森信号的强度。

材料中弹性应力的存在和分布会影响磁畴范围的选择和自磁化方向的设定。这种弹性特性和磁畴结构以及材料的磁化特性之间相互作用的现象叫做“磁弹性”。具有完全磁各向异性的材料(铁、大多数的钢、钴)中，压应力会减弱巴克豪森信号的强度而张应力则会增强信号强度。利用这个原理，可以用测量巴克豪森信号总量的方法来测量残余应力，也可以确定主应力的分布方向。

另外一个影响巴克豪森信号的材料特性是金属材料的结构。从某种意义上讲也可以用硬度来描述这种影响：在微观组织结构中增强的硬度减弱了巴克豪森信号的强度。从这方面来讲，巴克豪森信号也能提供材料结构状况的信息。

许多常见的表面缺陷如磨削烧伤、硬表面上的软点和软边缘、除碳区等含有微观组织结构和应力变化的情况都是很容易用磁弹法检测出来的。若干动态的进程，像蠕变和疲劳，也可以用磁弹法来进行应力和微观组织结构变化的检测。

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Stresstech公司的主要产品有Barkhausen噪声分析仪、传感器和海关查验站、x射线应力分析仪等系列产品。运用不同的程序使用Barkhausen噪声研究磁性材料是否存在缺陷和残余应力水平在齿轮、轴承、凸轮轴和曲轴、万向接头、活塞销等上的表现。

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