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4常見問題
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根據軸承工作表面磨削變質層的形成機理,影響磨削變質層的主要因素是磨削熱和磨削力的作用。下面主要為您介紹的是軸承的磨削熱引起的軸承失效。

在軸承的磨削加工中,砂輪和工件接觸區內,消耗大量的能量,產生大量的磨削熱,造成磨削區的局部瞬時高溫。運用線狀運動熱源傳熱理論公式推導、計算或應用紅外線法和熱電偶法實測實驗條件下的瞬時溫度,可發現在0.1~0.001ms內磨削區的瞬時溫度可高達1000~1500℃。這樣的瞬時高溫,足以使工作表面一定深度的表面層產生高溫氧化,非晶態組織、高溫回火、二次淬火,甚至燒傷開裂等多種變化。

(1)表面氧化層

瞬時高溫作用下的鋼表面與空氣中的氧作用,升成極薄(20~30nm)的鐵氧化物薄層。值得注意的是氧化層厚度與表面磨削變質層總厚度測試結果是呈對應關系的。這說明其氧化層厚度與磨削工藝直接相關,是磨削質量的重要標志。

(2)非晶態組織層

磨削區的瞬時高溫使工件表面達到熔融狀態時,熔融的金屬分子流又被均勻地涂敷于工作表面,并被基體金屬以極快的速度冷卻,形成了極薄的一層非晶態組織層。它具有高的硬度和韌性,但它只有10nm左右,很容易在精密磨削加工中被去除。

(3)高溫回火層

磨削區的瞬時高溫可以使表面一定深度(10~100nm)內被加熱到高于工件回火加熱的溫度。在沒有達到奧氏體化溫度的情況下,隨著被加熱溫度的提高,其表面逐層將產生與加熱溫度相對應的再回火或高溫回火的組織轉變,硬度也隨之下降。加熱溫度愈高,硬度下降也愈厲害。

(4)二層淬火層

當磨削區的瞬時高溫將工件表面層加熱到奧氏體化溫度(Ac1)以上時,則該層奧氏體化的組織在隨后的冷卻過程中,又被重新淬火成馬氏體組織。凡是有二次淬火燒傷的工件,其二次淬火層之下必定是硬度極低的高溫回火層。

(5)磨削裂紋

二次淬火燒傷將使工件表面層應力變化。二次淬火區處于受壓狀態,其下面的高溫回火區材料存在著最大的拉應力,這里是最有可能發生裂紋核心的地方。裂紋最容易沿原始的奧氏體晶界傳播。嚴重的燒傷會導致整個磨削表面出現裂紋(多呈龜裂)造成工件報廢。

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