Hionta on laajalti käytetty metallinleikkausmenetelmä, jossa käsitellään pääasiassa kovia materiaaleja, joita on vaikea leikata perinteisillä työkaluilla ja materiaaleilla, jotka vaativat korkeaa pintalaatua ja mittatarkkuutta. Useiden uusien materiaalien syntymisen ja osien käytön myötä tarkkuus, laatuvaatimukset, hiontakäsittelysovellukset ovat lisääntyneet enemmän kuin muut perinteiset käsittelymenetelmät. Hiontaprosessissa hiomahiukkasten koolla, muodolla ja jakautumisella on tärkeä rooli käsittelyssä. Kuitenkin sitkeän metallin käsittelyssähiomalaikkaon jyrkästi tukkeutunut ja passivoitunut, mikä johtaa hiomalaikan käyttöiän lyhenemiseen. Hiomalaikan tukkeutumisen sekä passivoitumisen ja tuotannon haitallisten vaikutusten välttämiseksi on tarpeen analysoida hiomalaikan tukkeutumisen mekanismi ja syy.
1. Hankaavien lastujen muodostuminen
Hiontaprosessilla saavutetaan korkeampi pinnan laatu ja tarkkuus leikkaamalla pois tietty määrä työkappaleen materiaalia, ja yleisesti käytetty työkalu on hiomalaikka. Hiomalaikka on irtonainen runko, joka on valmistettu hioma-aineesta ja sidottu yhteen tiivistämällä, kuivaamalla ja sintraamalla, ja sen yksittäinen hiomahiukkanen on pieni leikkuureuna, jolla on suuri negatiivinen etukulma ja tylppä leikkuureunan säde. Suurinopeuksinen hioma-aine liukumisen, aurauksen jälkeen työkappaleeseen, leikkauskerroksen materiaali liukuu selvästi leikkauspintaa pitkin muodostaen lyhyitä ja ohuita lastuja, nämä hiontavyöhykkeellä olevat lastut kuumennetaan erittäin korkeaan lämpötilaan ja hapetetaan sitten ja sulanut ja jähmettynyt hiukkaspalloksi, pallon pinnalla on haarukkahaaroja, ja se on hiontalastujen päämuoto. Hiottaessa haponkestävää ruostumatonta terästä Cr20Ni24Si4Ti, havaitaan, että suuri määrä pallomaisia hiomalastuja, mukana nauha, nuhjuisia hiomalastuja ja tuhkaa, monet osat näistä jauhatuslastuista täytetään kiinnitetyn hiomalaikan suuaukkoihin. hioma-aineen ympäristöön, mikä aiheuttaa hiomalaikan tukkeutumisen, mikä heikentää hiontatarkkuutta, polttaa työkappaletta ja lyhentää hiomalaikan käyttöikää.
2. Hiomalaikan tukkeutumisen tyyppi- ja mekanismianalyysi
2.1 Hiomalaikan tukkeutumisen tyypit
Hiomalaikan tulppatyypit ovat upotettu tyyppi, liimatyyppi ja sekoitettu tyyppi. Upotettu tulppaus on tukkeutumistila, jossa hiomalastu työnnetään hiomalaikan työpinnan rakoon. Liimattuminen on tukkeutumistila, jossa hiomalastut sulautuvat hankaaviin hiukkasiin ja sideaineeseen. Sekatyyppinen tulppa on sekä upotettu tyyppinen tulppa että liimatyyppinen tulppa.
2.2 Sulautetun tyyppisen liitoksen mekanismianalyysi
Ulkoiset tekijät: Hiontaprosessoinnilla on erittäin tärkeä ominaisuus, yleinen Fy/Fz on suurempi kuin 2 ~ 10, mitä kovempi työkappaleen materiaali, sitä pienempi plastisuus, sitä suurempi suhde, hionta-ala vahvan positiivisen paineen alla, hionta lastut puristetaan mekaanisesti hiomalaikan pinnalla olevaan rakoon. Hiomalastut liukuvat ulos hiomarakeiden etuosaa pitkin, ja useita kerroksia hiomalastuja kerääntyy paikalliselle alueelle hiomarakeiden eteen. Hiomalaikan nopean pyörimisen vaikutuksesta ilmavirran pyörrealue muodostuu hiomarakeiden taakse ja ilmanpaine pyörrealueella pienenee merkittävästi. Alipaineen vaikutuksesta osa hiomalastuista kiinnittyy hiomarakeiden takaosaan muodostaen tartuntatukoksen veitsen pintaan hiomarakeiden taakse, ja kiinnikkeet ovat pääosin tuhkaa ja hiukkasia.
Sähköstaattisen kentän vaikutus: pieni sähkökenttä, joka koostuu hiomalaikasta ja työkappaleesta, muodostuu joillekin pienille hiomavyöhykkeen alueille. Sähkökentän vaikutuksesta jotkut hiontalastut osoittavat napaisuutta. Vastakohtien periaatteen mukaan hiomalaikan päinvastaisen napaisuuden omaavat hiomalastut adsorboituvat hiomalaikan työpinnalle. Hiomalaikan ja työkappaleen välisen suuren mekaanisen paineen avulla hiomalaikan pintaan adsorboitunut hiomapöly voidaan upottaa vakaasti hiomalaikan pinnan väliseen rakoon.
2.3 Liiman tukoksen mekanismianalyysi
Sulamissidos: Jauhatusprosessissa suurin osa syöttötehosta muunnetaan jauhatuslämmöksi niin, että jauhatuspisteen lämpötila on jopa 1200k, jauhatuslastut hapettuvat nopeasti ilmassa muodostaen metallioksideja, joilla on alhainen sulamispiste. Hiomavyöhykkeen korkean lämpötilan lämmitys sulaa tai hieman sulaa ja peittää hiomalaikan pinnan. Kun tämä hiomalaikan pinnan osa taas hiotaan, se puristuu tai vahvistuu hiontavoiman vaikutuksesta. Affiniteetti ja tarttuvuus hiomalaikan kanssa lisääntyvät, ja osa ekstrudoidaan ja kiinnitetään työkappaleen pinnan urapintaan. Usean satunnaisen jauhamisen avulla hiukkasten ympärille kiinnittyy paljon jauhatuslastuja, mikä lisää jauhatusvoimaa ja nostaa lämpötilaa, mikä johtaa noidankehään, joka tehostaa tukkeutumista, kunnes hiukkanen rikkoutuu tai putoaa.
Kemiallinen sidos: Eri elementtien välinen kemiallinen affiniteetti on toinen tärkeä syy liimatukkoon. Hiomahiukkaset ja hiomamateriaali ovat kosketuksissa korkeassa lämpötilassa, ja lämpötilatekijä lisää niiden aktiivisuutta ja affiniteettia. Kun tietyt ehdot täyttyvät, syntyy kemiallinen reaktio, jolloin hankaavat hiukkaset ja hiomalastut muodostavat hiomalaikan pinnalle kiteen, joka menettää leikkauskyvyn.
3. Itse hiomalaikan vaikutus tukkeutumiseen
3.1 Hioma-aineiden tyypit
Eri hiomalaikan tukosaste on hyvin erilainen, tukosasteen vähentämisestä, hiontavaikutuksen parantamisesta, eri työkappaleen materiaaleista on valittava erilaisia hioma-aineita. Jos valittu hioma-aine ei pysty sopeutumaan työkappaleen materiaalin hiontaan, on helppo muodostaa terävä tukos, jolloin käsittely ei voi edetä normaalisti. Jos raudan hiiliseos jauhetaan korundihioma-aineella, hiili muodostaa ohuen oksidikalvon ilmaan hapen kanssa, mikä voi tehokkaasti estää työkappaleen ja hioma-aineen välisen kemiallisen affiniteetin, mutta jos titaaniseos jauhetaan, tukos on paljon vakavampi. Joissakin tehtaissa hiomakoneen hiomalaikkaa ei vaihdeta pitkään aikaan, ja se voi hioa kaiken, mikä näyttää säästävän ja kätevän, mutta itse asiassa menettää tehokkuuden ja tarkkuuden.
3.2 Hankaava hiukkaskoko
Hiomahiukkaskoolla on tietty vaikutus hiomalaikan tukkeutumiseen, ja yleensä hienon raekoon tukkeutuminen on helpompaa kuin karkean raekoon. Koska hienorakeisen hiomalaikan huokostilavuus ja poikkileikkausala ovat pienet, hienorakeisen hiomalaikan leikkuureunojen lukumäärä kasvaa, lastua on myös enemmän ja jauhatuslämpötila nousee, hienorakeinen hiomalaikka on helppoa tukkoon pienillä leikkausajoilla. Leikkausaikojen pidentyessä karkearakeinen hiomalaikka verrattuna hienorakeiseen hiomalaikkaan, leikkaussyvyys on suurempi, hankaava leikkausreunan kuluminen on suurempi ja hiontalämpötila nousee, huokosen lastusulake kasvaa. Tietyn määrän jälkeen karkearaeisen hiomalaikan tukoksen määrä ylittää hienorakeisen hiomalaikan tukkeutumisen. Puolihieno ja hienohionta, pieni leikkaus, matala lämpötila, kevyt tukos, valitse hieno hiekkapyörä; Karkea hiomaleikkaus suuri, korkea lämpötila, tukossa hiomalastujen rakossa, sulatettu aine, valitse karkea hiomalaikka.
3.3 Hiomalaikan kovuus
Hiomalaikan kovuus viittaa hiomahiukkasten irtoamisen vaikeuteen, jonka sideaineen lujuus takaa. Mitä suurempi sideaineen lujuus on, sitä suurempi on hiomalaikan kovuus, mitä tylsempiä hiomahiukkasia, mitä vakavampi on työkappaleen kitka ja pursotus ennen kuin hiomahiukkaset putoavat, sitä helpommin hiomalastut täyttyvät hiomalaikan rako, ja kitkalämpöön liittyy myös enemmän kitkalämpöä, joka tarjoaa sulakkeen liimatulpalle. Siksi hiomalaikan kovuudella on suurempi vaikutus tukosten määrään, ja mitä kovempi hiomalaikka, sitä suurempi on tukos. Normaaleissa olosuhteissa hiomalaikan kovuus on G ~ H, ja kovuutta D ~ 0 käytetään myös joissakin vaikeissa materiaaleissa.
3.4 Hiomalaikan rakenne
Hiomalaikan rakenne heijastaa hioma-aineen, sideaineen ja ilmareiän suhteellista suhdetta. Mitä tiheämpi hiomalaikan kudos on, sitä enemmän hankaavia hiukkasia työstetään, sitä pienempi on leikkuureunojen välinen etäisyys ja hiomalaikka tukkeutuu helpommin. Pyörässä, joka sisältää 45 prosenttia hioma-ainetta, on alle puolet keskimääräisestä tukkeutumisesta kuin pyörässä, joka sisältää 49,2 prosenttia hankaavia hiukkasia; Hiomalaikka, joka sisältää 53 prosenttia hioma-ainetta, hioo työkappaletta kaksi kertaa enemmän tukkeutumalla kuin 49,2 prosenttia hioma-ainetta sisältävä hiomalaikka. Vaikeita materiaaleja hiottaessa tulee valita hiomalaikka, jonka organisaationumero on 7-9, ja suurihuokoisella hiomalaikalla on parempi vaikutus.
4. Jauhatusolosuhteiden vaikutus
4. 1 hiomalaikan linjan nopeus
Hiomalaikan linjan nopeuden lisääminen vähentää hiomahiukkasten maksimileikkaussyvyyttä, pienentää lastujen poikkileikkausalaa ja lisää leikkausaikoja ja hiontalämpöä. Nämä kaksi tekijää lisäävät tukkeutumisen määrää, mutta kun hiomalaikan linjan nopeus on tietyssä määrin (kuten jopa 50 m/s), hiomalaikan tukkeutumisen määrä vähenee huomattavasti. Hiottaessa ruostumatonta terästä ja superseosta tuotannossa 50 m/s hiomalaikan nopeus on 30–100 prosenttia pienempi kuin 30 m/s hiomalaikan. Siksi vaikeita materiaaleja hiottaessa käytetään joko alle 20 m/s tai yli 50 m/s nopeutta, joiden välinen hiontanopeus on erittäin epäedullinen hiomalaikan tukkeutumiselle. Eri työkappalemateriaaleille on olemassa tietty kriittinen hiomalaikan nopeusarvo pienellä tukkeutumismäärällä.
4. 2 työkappaleen nopeus
Työkappaleen nopeuden vaikutus hiomalaikan tukkeutumisasteeseen liittyy läheisesti muihin leikkausolosuhteiden tekijöihin. Työkappaleen linjan nopeus kaksinkertaistuu ja hiomalaikan tukkeutumisen määrä kasvaa kolme kertaa. Tämä johtuu siitä, että mitä suurempi työkappaleen nopeus on, sitä matalampi on hiomaleikkaussyvyys, sitä pienempi on lastun poikkileikkausala, mikä vastaa hiomalaikan ominaisuuksien kovettumista, joten hiomalaikan tukos on helppo aiheuttaa.
4. 3 Jauhatusmenetelmät
Terähionta tukkeutuu enemmän kuin pitkittäinen hionta. Hiontaan leikattaessa hiomalaikan ja työkappaleen välinen kosketuspinta on suuri, hankaavaa leikkuureunaa tulee hieroa useita kertoja samaan hiomamerkkiin, hiontanestettä on vaikea päästä hiomaalueelle ja lämpö on korkea. hionta, joka aiheuttaa helposti tukkeutumisen. Pituussuuntainen hiontakosketus työkappaleen materiaaliin on hiomalaikan yksi sivureuna. Kun kulutuspinta kasvaa tietyssä määrin, hankaavat hiukkaset rikkoutuvat ja murtuvat hiontavoiman vaikutuksesta itseteroittumisen saavuttamiseksi. Useimmat hankaavat hiukkaset voivat toimia terävässä tilassa, joten hiontavoima ja hiontalämpö ovat suhteellisen pieniä. Samalla huomattava osa hiontavoiman ja hiontalämmön vaikutuksesta vyöhykkeestä voidaan purkaa työkappaleeseen pitkittäishiontasuunnassa, jolloin kemiallisen tarttumisen mahdollisuus vähenee.
4.4 Radiaalinen leikkaus
Säteittäisen leikkauksen vaikutus hiomalaikan tukkeutumiseen osoittaa kohoavaa trendiä. Kun säteittäinen leikkausmäärä on pieni (ap<0.01mm), the blockage phenomenon occurs. With the increase of the cut quantity, the average plug quantity also increases. When the cut quantity increases to a certain extent (ap =0.03mm), the plug quantity shows a decreasing trend, and then increases sharply with the continuous increase of the cut quantity (ap =0.04mm). When grinding difficult materials, it is very important to control the last radial cut to improve the surface quality and accuracy of the workpiece.
4.5 Jauhatuslämpötila
Hionnassa mikä tahansa tekijä, joka lisää jauhatuslämpöä ja aiheuttaa hiontalämpötilan nousun, pahentaa hiomalaikan tukkeutumista, ja tukosmuoto on pääosin sidottu tukos, ja tietysti siihen liittyy myös diffuusiotukos.
4.6 Hiomalaikan hiontanopeus
Kun hiomalaikan hiontanopeus on alhainen, hiomalaikan työpinta on tasainen ja tehokkaiden hiomatyökalujen määrä pinta-alayksikköä kohti kasvaa, mikä pienentää lastujen poikkipinta-alaa ja leikkausmäärää kasvaa, joten se on helppo aiheuttaa tukos. Kun hiomalaikan hiontanopeus on korkea, hiomalaikan työpinta paksunee, tehokkaiden hankaavien hiukkasten määrä vähenee ja hiomalaikan pinnalla on kovera, jolla on huokoisuuden rooli, ja lastut ne on helppo pestä pois ja sulanut materiaali on helppo pudota.
4.7 Hiontaneste
Erilaiset jauhatusnesteet vaikuttavat suuresti jauhatusvaikutukseen. Tällä hetkellä yleisesti käytetty emulsio, joka sisältää suuren määrän mineraaliöljyä ja öljyisiä lisäaineita, on laimentamisen jälkeen maitomaista öljyä vedessä. Sen ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus ovat pieniä, ja hiomalaikan ja työkappaleen välille on helppo aiheuttaa tartunta- ja diffuusiokulumista voimakkaan kitkan aikana, jolloin hiomalaikka tukkeutuu ja hiomavoima kasvaa. Lopuksi hiomahiukkaset rikkoutuvat ja putoavat ennenaikaisesti, ja hiontasuhde pienenee. Erinomaisen jauhatusnesteen valinnalla on tärkeä rooli jauhatussuorituskyvyn parantamisessa.
5. Päätelmät
Hiomalaikan tukkeutuminen on yleinen ilmiö hiomakäsittelyssä, riippumatta siitä, kuinka kohtuulliset käsittelyolosuhteet valitaan, tukkeutumista on mahdotonta estää kokonaan, mutta aste on erilainen. Hiomalaikan tyypillä ja työstöolosuhteilla on suuri vaikutus hiomalaikan tukkeutumiseen, mutta tärkeintä on prosessoitavan materiaalin fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet sekä se, onko siinä hiomanestettä.
https://www.xfabrasive.com/vitrified-grinding-wheel/tapered-grinding-wheel.html
