汽车变速器零件磨削裂纹产生机理及防止措施
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摘要
汽车变速器零件(材料20CrMnTi)热处理以后的加工主要是磨削。磨削时,由于磨削温度高,在磨削表面层形成较大的热应力,有时会出现磨削裂纹。这些磨削裂纹会降低零件的使用寿命,或者造成零件报废。本文就端面磨削裂纹的产生原因和消除裂纹的措施进行探讨。
本文就端面磨削裂纹的产生原因和消除裂纹的措施进行探讨。
本文研究的目的是通过对磨削原理以及磨削过程和磨削表面残留应力关系的数学模型进行研究,找出对磨削应力产生作用的因素。然后从零件内应力、毛坯正火方法、零件热处理方法、磨削热和磨削温度的控制、零件磨削加工条件几个方面对磨削裂纹产生的原因进行分析,进而通过从毛坯正火、零件热处理、磨削加工条件几个方面采取措施,控制磨削裂纹的产生。
磨削裂纹与磨削过程中的磨削力和磨削温度有关,因此消除磨削裂纹的根本措施是降低磨削温度、降低磨削力和消除零件内应力。
在热处理正火工艺方面,零件等温正火替代常规正火,得到均匀的平衡组织,为最终处理提供了良好的组织准备,使最终热处理变形更小,变形规律性更强。在热处理渗碳淬火工艺方面,控制齿轮表面碳浓度、控制工件渗碳后冷却速度、控制奥氏体晶粒度、降低残留奥氏体的数量、消除或降低内应力、可控气源的选择、冷却介质的选择。在磨削加工工艺方面,选用合适的砂轮、选用合适的切削液、选择合理的磨削参数、合理选用砂轮修整工具、磨削表面进行强力喷丸处理。通过采取以上措施,最终达到消除零件磨削裂纹的目的。
零件正火、渗碳淬火质量是控制磨削裂纹的基础;树脂结合剂砂轮的使用对消除端面磨削裂纹起到了非常关键的作用;良好的冷却效果是防止零件磨削裂纹的根本保证;进行不断的工艺改进,保证合理的磨削加工参数;砂轮修整质量的好坏也是一个重要因素;要有好的磨削裂纹检查手段。
吸收他人的研究成果,结合自己的工作实践,探索消除零件磨削裂纹的方法,为控制零件磨削裂纹提供一个比较全面的、可以供大家借鉴的解决方法。消除磨削裂纹对于提高产品质量、降低废品损失、提升产品的竞争力具有现实意义。
Automotive Transmission Parts (Material 20CrMnTi) after the heat treatment process is mainly within grinding. Grinding, due to the high grinding temperature in the grinding surface layer to form a larger thermal stress, and sometimes grinding cracks will appear. These grinding cracks will reduce the life of components, or cause parts scrapped. This article face grinding cracks on the causes and discuss measures to eliminate cracks.
This paper will end the causes and grinding crack the measures to eliminate crack were discussed.
The purpose of this study is based on the principle and grinding process and grinding grinding surface residual stress studied mathematics model of the relationship between stress of grinding, find out the factors effect. Then from stress, casting parts are fire method, heat-treatment method, grinding heat and grinding temperature control, parts of grinding conditions aspects of the grinding the causes of cracks are analyzed, and then from blank is fire, by grinding conditions heat-treatment, several aspects take measures to control grinding the fatigue.
In the process of grinding cracks and grinding grinding force and grinding temperature related, so the fundamental measures to eliminate grinding crack is to reduce grinding temperature, reduce internal grinding force and eliminate parts.
In the heat treatment is fire process, and conventional isothermal normalizing replacement parts are fire, get evenly balanced organization, for final processing provides good organization preparation, the final heat treatment deformation smaller, deformation regularity stronger. In the heat treatment carburizing aspects, control gear surface carbon concentration, control workpiece cooling speed, carburizing control austenitic grain degrees, reduce the number of residual austenite, eliminate or reduce stress, controlled source selection, cooling medium choice. In grinding machining process, and the grinding wheel, appropriate choice of appropriate cutting fluids, the rational choice of grinding parameters, the reasonable choice of grinding wheel dressing tools, grinding surface powerful shot peening treatment. Through adopts the above measures, and finally reach the purpose of eliminating parts grinding crack. Parts are fire, carburizing quench quality is the basis of grinding crack control; Resin-bonded grinding wheel to eliminate the use of face grinding crack plays a key role; Good cooling effect is to prevent parts the fundamental guarantee of grinding crack; For continuous process improvement, guarantee reasonable grinding machining parameters; The stand or fall of grinding wheel dressing quality is one of the important factors; To have a good grinding crack inspection method.
Absorb others research results, with his work practice, to explore the method to eliminate parts grinding crack for control parts, provide a comprehensive grinding crack, for everybody reference solution.
Eliminate grinding crack to enhance quality, reduce scrap loss, improve the competitiveness of their products have realistic meanings.
本文就端面磨削裂纹的产生原因和消除裂纹的措施进行探讨。
本文研究的目的是通过对磨削原理以及磨削过程和磨削表面残留应力关系的数学模型进行研究,找出对磨削应力产生作用的因素。然后从零件内应力、毛坯正火方法、零件热处理方法、磨削热和磨削温度的控制、零件磨削加工条件几个方面对磨削裂纹产生的原因进行分析,进而通过从毛坯正火、零件热处理、磨削加工条件几个方面采取措施,控制磨削裂纹的产生。
磨削裂纹与磨削过程中的磨削力和磨削温度有关,因此消除磨削裂纹的根本措施是降低磨削温度、降低磨削力和消除零件内应力。
在热处理正火工艺方面,零件等温正火替代常规正火,得到均匀的平衡组织,为最终处理提供了良好的组织准备,使最终热处理变形更小,变形规律性更强。在热处理渗碳淬火工艺方面,控制齿轮表面碳浓度、控制工件渗碳后冷却速度、控制奥氏体晶粒度、降低残留奥氏体的数量、消除或降低内应力、可控气源的选择、冷却介质的选择。在磨削加工工艺方面,选用合适的砂轮、选用合适的切削液、选择合理的磨削参数、合理选用砂轮修整工具、磨削表面进行强力喷丸处理。通过采取以上措施,最终达到消除零件磨削裂纹的目的。
零件正火、渗碳淬火质量是控制磨削裂纹的基础;树脂结合剂砂轮的使用对消除端面磨削裂纹起到了非常关键的作用;良好的冷却效果是防止零件磨削裂纹的根本保证;进行不断的工艺改进,保证合理的磨削加工参数;砂轮修整质量的好坏也是一个重要因素;要有好的磨削裂纹检查手段。
吸收他人的研究成果,结合自己的工作实践,探索消除零件磨削裂纹的方法,为控制零件磨削裂纹提供一个比较全面的、可以供大家借鉴的解决方法。消除磨削裂纹对于提高产品质量、降低废品损失、提升产品的竞争力具有现实意义。
Automotive Transmission Parts (Material 20CrMnTi) after the heat treatment process is mainly within grinding. Grinding, due to the high grinding temperature in the grinding surface layer to form a larger thermal stress, and sometimes grinding cracks will appear. These grinding cracks will reduce the life of components, or cause parts scrapped. This article face grinding cracks on the causes and discuss measures to eliminate cracks.
This paper will end the causes and grinding crack the measures to eliminate crack were discussed.
The purpose of this study is based on the principle and grinding process and grinding grinding surface residual stress studied mathematics model of the relationship between stress of grinding, find out the factors effect. Then from stress, casting parts are fire method, heat-treatment method, grinding heat and grinding temperature control, parts of grinding conditions aspects of the grinding the causes of cracks are analyzed, and then from blank is fire, by grinding conditions heat-treatment, several aspects take measures to control grinding the fatigue.
In the process of grinding cracks and grinding grinding force and grinding temperature related, so the fundamental measures to eliminate grinding crack is to reduce grinding temperature, reduce internal grinding force and eliminate parts.
In the heat treatment is fire process, and conventional isothermal normalizing replacement parts are fire, get evenly balanced organization, for final processing provides good organization preparation, the final heat treatment deformation smaller, deformation regularity stronger. In the heat treatment carburizing aspects, control gear surface carbon concentration, control workpiece cooling speed, carburizing control austenitic grain degrees, reduce the number of residual austenite, eliminate or reduce stress, controlled source selection, cooling medium choice. In grinding machining process, and the grinding wheel, appropriate choice of appropriate cutting fluids, the rational choice of grinding parameters, the reasonable choice of grinding wheel dressing tools, grinding surface powerful shot peening treatment. Through adopts the above measures, and finally reach the purpose of eliminating parts grinding crack. Parts are fire, carburizing quench quality is the basis of grinding crack control; Resin-bonded grinding wheel to eliminate the use of face grinding crack plays a key role; Good cooling effect is to prevent parts the fundamental guarantee of grinding crack; For continuous process improvement, guarantee reasonable grinding machining parameters; The stand or fall of grinding wheel dressing quality is one of the important factors; To have a good grinding crack inspection method.
Absorb others research results, with his work practice, to explore the method to eliminate parts grinding crack for control parts, provide a comprehensive grinding crack, for everybody reference solution.
Eliminate grinding crack to enhance quality, reduce scrap loss, improve the competitiveness of their products have realistic meanings.
引文
[1]郭天官,低碳钢磨削裂纹及消除措施,机械传动,2006年第06期
[2]涂湘激,刘显贵,HK-Ⅲ齿轮微裂纹萌生机理及工艺研究,机械设计与制造, 2008年第11期
[3]吕红明,王琪,范能胜,汽车渗碳淬火齿轮磨削烧伤的研究,机械传动,2009年第3期
[4]鄢霞,渗碳齿轮磨削裂纹的产生机理和预防措施,机床与液压, 2005年第06期
[5]马占龙,韩正铜,杜长龙,磨削淬火技术的应用展望,煤矿机械,2008年第3期
[6]谢庆生,贾永军,磨削裂纹的分析与预防,机械研究与应用, 2009年第04期
[7]牛兴华,天津理工学院,张孟湘,吉林工业大学,磨削过程与磨削表面残余应力关系的数学模型
[8]钱崇梁等,WC-Co硬质合金的加工残余应力,中国有色金属学报,1993年01期
[9]傅玉灿,孙方宏,徐鸿钧,断续缓磨射流冲击强化磨削弧区换热的实验研究,南京航空航天大学学报,1999年第02期
[10]崔随现,吴永兴,赵瑞,柴油机零件磨削裂纹分析及预防,车用发动机,2006年第08期
[11]赵恒华,王颖,磨削加工技术的发展及现状,机械制造与自动化,2007年第4期·
[12]李伯民、赵波主编,现代磨削技术,机械工业出版社
[13]郑焕文,磨削原理,磨料磨具与磨削,1989年第12期
[14]陈章燕,外圆和平面磨削时磨削力的计算公式,机械,1990年第4期
[15]磨工工艺学,劳动人事部培训就业局编,1988年2月
[16]郑道义,轴类零件磨削裂纹的产生和预防措施,淮南职业技术学院学报, 2007年第02期
[17]王明勇,磨削裂纹产生机理和预防措施,机械制造与自动化, 2003年第04期
[18]梁洁颖,影响机械加工中表面层物理力学性能的因素,中国新技术新产品,2009年第08期
[19]高级磨工工艺学,机械工人技术理论培训教材,1987年11月
[20]王广生等编著,金属热处理缺陷分析及案例,机械工业出版社:77-79
[21]张文勇,陈亚维,磨削残余应力与磨削裂纹,郑州纺织工学院学报,1995年3月: 26-27
[22]毛振军,控制渗碳汽车齿轮及轴磨削裂纹的工艺方法,齿轮,1984年第4期
[23]王秀芹,如何防止渗碳淬火齿轮磨削裂纹的产生,煤矿机械,2005年第8期
[24]张自国,热处理工艺对零件表面组织及磨削裂纹的影响,金属热处理,1993年第12期
[25]赵保国,李军,朱卫萍,如何防止磨削裂纹,会议2001年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵十省市区机械工程学会河南分会学术年会2001年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵十省市区机械工程学会学术年会论文集
[26]李志义,李晓澎,渗碳淬火件磨削裂纹形成的原因和防止措施,国外金属热处理,2005年第26卷第01期
[27]王新,如何防止渗碳淬火齿轮磨削裂纹的产生,煤矿机械, 2003年第07期
[28]梁琦,机械磨削裂纹产生的机理与防止措施,河南机电高等专科学校学报, 2004年第03期
[29]张国耀,磨削烧伤及其解决方案,郑州超微磨料具有限公司
[30] Masaaki Sato ; Hiroyuki Miwa ; Takashi Eguchi ; Shuzo Yamamoto . Clarification of Grinding Crack Mechanism.Toyota Technical Review 2005Vol,54(No,1)
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[33]屈文普,行星齿轮磨削裂纹及消除,华北地区第十五届热处理技术交流会、北京机械工程学会热处理分会第七届学术年会华北地区第十五届热处理技术交流会北京机械工程学会热处理分会第七届学术年会论文集2004年
[34]维尔贝莱特(集团)Kumar Balan,喷丸技术在齿轮表面强化中的应用,金属加工,2008年第17期
[35]张建军,磨削裂纹的产生与防治措施,煤矿机械, 2002年第08期
[36]畅瑞廷,李元,磨削裂纹产生机理和防治措施,山西建筑,2003年第16期
[37]陈立光,刘召兵,解决磨削裂纹的新思路、新途径,精密制造与自动化,2005年第1期
[38]Ludger RENSING, Juergen NEHRING, Juergen SAND, Institut Dr. Foerster, Dortmund, Germany FOERSTER MECA-Probe Advanced Eddy Current Testing on Cams and Camshafts, ECNDT 2006 - Th.1.6.4
[39]朱正德,磁弹法在磨削烧伤检测中的应用,轴承,2008年第4期
[40]许珞萍等,铬镍钼齿轮钢冷挤压坯料热处理工艺研究,(研究总结报告), 1999年11月
[41]刘先兰,张文玉,胡治流,改善磨削加工质量,机床与液压,2006年第2期
[42]武汉理工大学,黄强硕士论文,磨削过程中硬质合金材料热应力的有限元分析
[43]杨金晓,李晓玲,磨削裂纹产生机理与防止措施,中国模具设计论坛
[44] G. Zenzinger, J. Bamberg, M. Dumm, P. Nutz,CRACK DETECTION USING EDDYTHERM,MTU Aero Engines, D-80995 Munich, Germany
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[46]R.Cai,M.M.Morgan.Intelligent Grinding Database-System Development,PhD theses,Liverpool John moores University,UK
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[49]Paul HYDE , David FLETCHER, Planning Rail Grinding Using Crack Growth Predictions, Journal of Mechanical Systemsfor Transportation and Logistics, Vol. 3, No. 1 (2010), pp.216-225 .
[50]机械工程材料学,北京农业机械化学院主编,1984年8月
[51]磨工技师培训教材,机械工业出版社殷作禄主编,2002年2月
[52]许景芳,轴承零件磨削裂纹产生机理与防治措施,哈尔滨轴承,2006年第03期
[53]王章忠,减速器蜗杆磨削裂纹的分析与预防,理化检验-物理分册, 2001年第02期
[54]冯文改,许海健,齿面弧形裂纹分析,理化检验-物理分册, 2009年第01期
[55]顾立,轴承的材料及热处理对套圈磨削裂纹的影响,热处理, 2003年第03期
[56]燕样样,V型钢导轨表面裂纹分析,理化检验-物理分册, 2005年第11期
[57]余华俐,许敬方,冷作模具的磨削裂纹分析与防护,机械研究与应用, 2001年第01期
[58] Heiji YASUI: Development of Polishingless Ultra-Smoothness Grinding Method(1st Report)-Theory and Some Experimental Investigations-,JSPE Autumn Meeting (2001) 428.
[59]鲍中美,热处理和磨削工艺对渗碳淬火汽车齿轮残余应力的影响,热处理技术与装备,2006年8月
[60] A. Juy,M. Anglada,H. C. Fals,J. B. Fernandez,Infuence of grinding residual stresses on contact loading strength degradation in Y-TZP,Ceramica 51 (2005) 187-191
[61] W.Cao,L.Castex.Modelling of shot peening residual stress relaxtion in steel structure under cyclic loading,1998,ICRS3-Residual StressesⅢ619-624
[62]LU M Z , XIONG W L , HUANG H W, et al . Developments of super high speed grinding and its relative main technologies [ J ] .Journal of Hunan University : Natural Sciences ,2002 ,29 (5) : 44- 48. ( In Chinese)
[63] Akinori YUIK Hwa-Soo L EE. Surface grinding with ultra high speed CBN wheel . Journal of Materials Processing Technology ,1996 ,62 :393-396.
[64] Masayuki Takahashi , Shuji Ueda , Toshiji Kurobe. Ultra high speed grinding with a single point diamond . Int J Japan Soc Prec Eng ,1993 ,7:140-141
[65] Katsuo Syoji ,Development of ultra high speed surface grinding machine,Annals of Precision Engineering ,1997 ,163 (4) :55-60.
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