轴承在磨削加工中产生的裂纹分析
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作者: 郁振怡
【摘 要】磨削加工作为机械制造业金属切削加工方法中的一种，在轴承加工行业中广泛地被应用，但在生产和使用过程中依然存在诸多问题，如：轴承钢表面易出现裂纹。本文主要分析了轴承零件在磨削加工中产生磨削裂纹的原因，然后采取防治措施，从而有效的防止磨削裂纹的产生。实现零件最大的有效价值，提高其使用效率。
【关键词】轴承零件 磨削裂纹 防治措施
【Abstract】as a kind of metal machining method， grinding process is widely used in bearing processing industry. However， there are still many problems in the process of production and use. This paper mainly analyzes the causes of the grinding cracks of the bearing parts in the process of grinding， and then take control measures， so as to effectively prevent the occurrence of the grinding cracks. To achieve the most effective value， improve the use efficiency.
【Key words】bearing parts，grinding cracks，prevention and control measures
磨削加工在轴承加工行业中广泛地被应用，经热处理淬火的轴承零件，在磨削过程中可能出现呈网状的龟裂或较规则排列的细小裂纹，称为磨削裂纹，它不但影响轴承零件的外观，更重要的是还直接影响轴承零件的质量。
1 磨削裂纹产生的原因
磨削裂纹的产生是磨削热引起的，磨削时零件表面温度可达800～1000摄氏度或更高。淬火钢的组织是马氏体和一定数量的残余奥氏体，它们处于一种膨胀状态（未经回火处理）。马氏体的膨胀收缩随着钢中含碳量的增加而增大，使轴承钢表面产生磨削裂纹尤为重要。淬火钢中的残余奥氏体在磨削时受磨削热的影响即产生分解，逐渐转化成马氏体，这种新生的马氏体集中于零件表面，引起零件表面局部膨胀，加大了零件表面应力，导致磨削应力集中，继续磨削就会加速表面磨削裂纹的产生；此外，新生的马氏体脆性较大，磨削时也容易加速磨削裂纹的产生。另一方面，在磨床上磨削零件时，对零件既是压力又是拉力，助长了磨削裂纹的产生。如果在磨削时冷却不充分，则由于磨削时产生的热量，足以使磨削表面薄层重新奥氏体化，随后再次淬火成淬火马氏体，因而使表面层产生附加的组织应力，再加上磨削所产生的热量使零件表面温度升高极快、冷却极快，这种组织应力和热应力的迭加就可能导致磨削表面产生磨削裂纹。
2 磨削裂纹的特征
磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同，磨削裂纹只发生在磨削面上，深度较浅，且深度基本一致。较轻的磨削裂纹垂直于或接近垂直于磨削方向的平行线，且是规则排列的条状裂纹，这是第一种裂纹；较严重的裂纹呈龟甲状（封闭网络状），其深度大致为0.03～0.15mm，用酸腐蚀后裂纹明显，这是第二种裂纹。
3 磨削裂纹的防治措施
从以上分析知道产生磨削裂纹的根本原因在于淬火时的马氏体处于一种膨胀的状态，有应力存在。要减少和消除这种应力，应进行去应力回火即淬火，在进行回火处理，挥霍时间必须在4h以上。随着回火时间增加，产生磨削裂纹的可能性降低。另外，零件在快速加热到100摄氏度左右并迅速降温会产生裂纹。为防止冷裂纹产生，零件应该在150～200摄氏度左右时回火，若零件继续升温到300摄氏度，表面再次收缩而产生裂纹，为防止裂纹产生，应将零件在300摄氏度左右进行回火。值得注意的是，零件在300摄氏度左右回火会使其硬度下降，有事不宜采用。又是经过一次回火仍然产生磨削裂纹，这是可以进行二次回火或人工时效处理，这种方法非常有效。
磨削裂纹的产生是因为磨削热所致，所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。一般所采用的湿磨法，但无论如何注入冷却液，冷却液都没法在磨削时及时到达磨削面，因而无法降低磨削点的磨削热。冷却液只能使砂轮和零件的磨削点在磨削走过后瞬间受到冷却，同时冷却液对磨削点做淬火作用。因而加大冷却液的使用量是主要措施之一，尽量降低磨削区的磨削热。如果采用干磨法，磨削进给量少，可减少磨削裂纹。但是这种方法效果不是很显著，而且尘土飞扬，影响工作坏境，不宜采取。
选用硬度较软、沙粒较粗的砂轮来磨削，可以降低磨削热。但粒子较粗会影响零件表面的粗糙度，对于表面粗糙度要求高的零件，不能使用此方法，因而受到一定的限制。
分粗、精磨，既粗磨选用粒子较粗的软砂轮进行磨削，便于强力磨削，提高效率，然后再用粒度较细的砂轮进行精磨，磨削进给量小。分两台进行粗磨和精磨，这是比较理想的方法。
选用自锐性能好的砂轮磨料，及时清除砂轮表面废料，减少磨削进给量，增加磨削次数，减小工作台速度，这也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。
砂轮和零件的旋转速度也是主要影响因素之一，砂轮旋转跳动量大，零件窜动量大，都是磨削裂纹产生的诱因。及时提高砂轮和零件的旋转精度从而尽可能消除引起磨削裂纹产生的各种因素。
4 结语
在磨削加工中，防止轴承钢表面磨削裂纹的产生，主要方法：①降低磨削热解决磨削裂纹。②分粗、精磨，既粗磨选用粒子较粗的软砂轮进行磨削。③选用自锐性能好的砂轮磨料，及时清除砂轮表面废料，减少磨削进给量，增加磨削次数，减小工作台速度。④及时提高砂轮和零件的旋转精度从而尽可能消除引起磨削裂纹产生。
参考文献：
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[2]何建民.磨床于磨削原理.机械工业出版社，2010年2月.
[3]陈红霞.轴承零件磨削裂纹的产生与防止.宁夏机械，2006年03期.
[4]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9月.
作者简介：郁振怡（1987―），女，上海人，工程硕士在读，助理实验师，主要从事磨工实践教学。
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