详解如何提高热卷弹簧的磨削加工质量

详解如何提高热卷弹簧的磨削加工质量

热卷弹簧的磨削加工

　　根据热卷弹簧模具零件的外观形状不同，工艺过程大致为:粗加工→热处理(淬火、调质)→精磨→电加工→钳工(表面处理)→组配加工。

　　1.1　热卷弹簧磨削加工的特点

　　磨削的全过程表现为力和热的作用。磨削时砂轮与弹簧间发生摩擦作用和切削作用，在砂轮和弹簧上分别作用着大小相等、方向相反的力，这种相互作用的力称为磨削力。磨削时由于摩擦和切削，产生的热量传入砂轮、磨屑或被切削液带走，然而砂轮是热的不良导体，因此几乎80%的热量传入弹簧和磨屑，磨削区域的瞬间温度可达1000℃的高温而烧伤弹簧的表层。故磨削时特别注意冷却液对弹簧的冷却，减小磨削过程中的摩擦，降低磨削热，保证零件加工的质量。

　　1.2　磨削加工缺陷分析

　　由于磨削和热处理工艺不合理，磨削后，引起弹簧表面退火、烧伤、磨削裂纹和残余应力，模具在循环载荷作用下，微裂纹扩张，最后导致疲劳失效。如磨削速度过快引起金属烧伤；用钝的或重载砂轮磨削或使用过细的砂轮和冷却剂使用不当引发磨削裂纹等。

　　1.2.1　磨削烧伤的主要原因

　　弹簧在磨削时产生磨削热，在磨削区会产生局部瞬时达1000℃的高温，使弹簧表层金相组织局部发生变化，并在某些部分出现变色现象即磨削烧伤。故引起模具磨削烧伤的主要原因是磨削热，而影响磨削热的因素很多，如磨削工艺系统的刚性不足，磨床工作台进给运动不均匀，弹簧加工余量的不均匀，砂轮的特性及其磨损程度等等，将引起砂轮与弹簧之间产生振动，加工时径向进给量过大，砂轮与弹簧接触区增加，都会影响切削区的温度。

　　1.2.2　磨削裂纹的主要原因

型腔尖角处磨削裂纹

　　淬火零件在磨削加工后出现很细很浅的裂纹，称为磨削裂纹，如图1、2所示。

　　磨削裂纹多与磨削方向垂直，有时也呈网状，或称龟裂。其深度在0.03mm以内。细小的磨削裂纹难于用肉眼观察，需用磁粉探伤或稀硝酸冷侵蚀才能显示。这些磨削裂纹即使可以通过轻磨予以去除，但危害犹存，常导致模具在服役中早期失效。模具热处理后磨削裂纹的产生和模具的材质、热处理后的马氏体晶粒度和残余奥氏体量、回火后的残余应力、磨削加工工艺等有关。

　　(1)模具材质的影响。模具材料中存在着严重的碳化物偏析，特别是高碳钢(Cr12等)模具钢中网状碳化物、带状碳化物、块状碳化物等，破坏了基体组织的连续性，磨削时最易导致磨削裂纹的出现。

　　在磨削淬硬钢时，冷却充分，表面层产生二次淬火，部分残余奥氏体转变为马氏体，而马氏体比容较大，比容增加，表面产生压应力；如果磨削冷却不好，或不用冷却液，表面产生回火，发生马氏体转变，表面产生拉应力(如γ-Fe转变为α-Fe时铁的体积会膨胀1%)，这些应力(残余应力可达到500～1000MPa)，如果超过材料的屈服极限时，便产生磨削裂纹。