Прижоги при шлифовании

Тепловыделение при шлифовании

Прижоги при шлифовании возникают в момент контакта абразивного круга с обрабатываемой поверхностью. Это сопровождается неизменно высокой температурой, которая иногда достигает отметки в 1000-1600°С. При любой порезке происходит процесс тепловыделения, но при шлифовке его намного больше, чем при работе с резцом, фрезой или прочими инструментами. Это происходит из-за того, что скорость, с которой осуществляется шлифовка в 10-20 раз выше, чем при эксплуатации других приспособлений. Частицы абразива в основном имеют отрицательные передние углы, поэтому в процессе подрезки идет много энергии на то, чтобы прижать шлифовальный круг к изделию, как следствие, мелкая стружка и большое количество тепла.

Работа с абразивным кругом сопровождается выделением тепла, которое нагревает не только шлифовальный материал и поверхность детали, но и окружающий воздух. Он, как и круг имеет плохую проводимость, поэтому основная температура передается обрабатываемой детали, после чего при снятии стружки на этом участке образуется мгновенная температура. Она намного больше той температуры, которая установилась на поверхностном слое детали. Установившийся температурный режим – это количество тепла, равное объему поглощенному деталью и отведенному от нее охлаждающей жидкостью.

При окончательной шлифовке эта температура примерно соответствует цеховой или той, которую имеет измерительный инструмент. Правильное измерение уровня влияния теплоты поверхности должно производиться при равной температуре изделия и инструмента (20±2°С).

Бывают случаи, когда стружка плавится и спекается. Это происходит из-за очень высокой мгновенной температуры шлифования.

В процессе шлифовки деталей выделяемая энергия распределяется следующим образом: 80% идет на нагрев, а 20% - на деформацию кристаллической решетки. Такое воздействие способствует вторичной закалке поверхности стали и высокому отпуску. Под этим тонким слоем получается отпущенное покрытие, а дальнейшая структура остается неизменной.

Что такое прижог?

Структурные нарушения часто сопровождаются образованием цветов побежалости, которое называется прижог.

Цвет побежалости – это окисная пленка различной толщины и плотности, образующаяся на поверхности железного сплава.

Наличие подобных дефектов крайне нежелательно, во-первых, они существенно понижают механическое свойство поверхности металла, во-вторых, это считается браком.

Образование прижогов недопустимо, так как они снижают механические свойства поверхностного слоя металла. Выделяют следующие разновидности таких нарушений в зависимости от их формы:

• сплошные;
• штриховые;
• пятнистые.

Сплошные образуются при использовании затупленной и высокой твердости абразивного круга, а также при усиленном режиме шлифовки.

Штриховые получаются при неправильном закреплении обрабатываемого инструмента и неоднородной структуре применяемого круга.

Пятнистые прижоги возникают при вибрации и биении круга, а также при неравномерном износе и засаленности.

В зависимости от причины существуют такие виды прижогов при шлифовании:

• сплошной – вся поверхность металла окрашена в цвета побежалости;
• перегретый – отдельные участки имеют повреждения.

Довольно часто в процессе шлифования закаленной стали возникают термические дефекты, которые сопровождаются трещинами. Они располагаются перпендикулярно направлению шлифовки и имеют вид сетки. Причиной таких повреждений становятся чрезмерно высокие режимы работы, неправильно подобранный или затупившийся абразивный круг.

Причины возникновения прижогов при шлифовании

Причинами возникновения сплошных прижогов могут стать следующие факторы:

1. Завышенная глубина шлифовки – повышается средняя толщина стружки, снимаемая одним зерном абразивного круга, увеличивается давление на обрабатываемую деталь, а также растет трение и дальнейший нагрев.
2. Повышенная твердость и неподходящие условия работы выбранной модели шлифовального круга, которые вызывают излишнее давление абразивных частиц об изделие, увеличивается трение и нагрев поверхности.
3. Недостаточное охлаждение и неправильный способ подвода жидкости для охлаждения.
4. Низкая скорость вращения деталей. В процессе обработки появляется царапина, она не успевает охладиться, как следующие слои абразивных частиц врезаются в нее, и получается перегрев.
5. Неправильная или несвоевременная правка круга.

Прижог местного типа может образоваться по следующим причинам:

• вибрация станка, который имеет плохую балансировку круга;
• биение шлифовочного инструмента из-за его неправильной центровки и закрепления;
• неисправность подшипников шпинделя.

Шлифовочный прижог обнаруживают при наличии цветов побежалости или путем травления деталей, от которого не зависит качество покрытия. Травление осуществляют в растворах этилового спирта, ацетона, азотной кислоты и этиленгликоля. Промывают и осветляют детали с соляной или серной кислотой. Светлым покрытие будет, если на нем нет прижога, а темной станет отпущенная поверхность.

Некоторые прижоги могут быть глубиной в 2 мм, при этом твердость поверхности изделия снижается с 61 до 45 единиц HRC. Каждая структура стали имеет разный объем, поэтому в зоне нарушенной структуры поверхность сжимается или растягивается под воздействием других участков и возникают внутренние напряжения. Наихудшими считаются растягивающий вид напряжений, которые могут достигать серьезных значений, находящихся в пределах 80-100 кгс/мм². Они уменьшают прочность, надежность и срок службы детали.

Как предотвратить и избавиться от прижогов?

Появление прижогов можно предотвратить, поэтому для этого следует придерживаться следующих правил:

1. В работе должен применяться подходящий вид шлифовального круга, который имеет нужную твердость для абразивной обработки такой или иной детали.
2. Жидкость или смазка для охлаждения должна подаваться на станок в достаточном количестве.
3. Вращение детали должно осуществляться на подходящей скорости.
4. Своевременная правка шлифовальных кругов.
5. Правильная балансировка кругов на станках.
6. Должная центровка и крепеж абразивных дисков.
7. Соблюдение всех технологий при работе с абразивным инструментом.