超音速火焰噴涂WC—Co涂層超高速磨削試驗研究
2012-04-29 00:00:00郭力易軍盛曉敏
湖南大學學報·自然科學版 2012年9期
摘要：為了解決超音速火焰噴涂WC涂層硬度高難以加工的問題，進行了超音速火焰噴涂WC涂層的超高速磨削試驗，測量了不同磨削條件下的磨削力、表面粗糙度，觀察了不同磨削條件下工件的表面微觀形貌.結果表明，隨著砂輪線速度的大幅度提高，即在高速超高速磨削條件下，涂層的磨削力、表面粗糙度都能得到明顯的降低；同時涂層材料的去除方式更多的以塑性去除為主.總之在超高速磨削條件下，涂層工件的表面質量和磨削加工效率和砂輪的使用壽命都有明顯提高.
關鍵詞：高硬度涂層；超高速磨削；磨削力；表面粗糙度；表面微觀形貌
中圖分類號： TH163 文獻標識碼：A
涂層是指附著在某一基體材料上起某種特殊作用，且與基體材料具有一定結合強度的薄層材料.它可以克服基體材料的某種缺陷，改善其表面特性，如光學特性、電學特性、耐腐蝕性、耐磨損性和提高機械強度等.隨著航空航天、電子、軍工等尖端科學技術的發展，涂層技術得到了持續高速的發展［1］.
WCCo是常用的WC系涂層材料，具有良好的韌性，但抗鹽霧腐蝕性能較差；WCCoCr是在WCCo上發展起來的，其具有良好的抗腐蝕性能［1］.氧氣助燃超音速火焰噴涂(High Velocity Oxygen Fuel，以下簡稱HVOF)具有火焰溫度更低、粒子速度更高的特點.用超音速火焰噴涂所制備的WC10Co4Cr涂層，涂層致密，孔隙率小于1％；涂層與基體的結合為機械和半冶金結合，結合強度較高，可大于70 MPa，硬度可以達到1 100～1 300 HV、可以獲得很高的耐磨性能［2］.
超音速火焰噴涂WC10Co4Cr涂層的優越性能使得其只能采用金剛石砂輪進行磨削加工，國內外學者針對高硬度、高耐磨性涂層的后期機械加工做了大量的研究工作［3-7］，發現傳統的磨削加工過程中存在以下問題和技術難點：
1）高的硬度和耐磨性使得磨削力比較大、砂輪損耗大；
2）涂層屬于脆性材料，磨削過程中難以獲得很好的表面質量，表面裂紋難以控制；
3）磨削砂輪速度較低，磨削效率很低，磨削深度通常為幾μm.
本文通過進行磨削工藝試驗，研究了不同砂輪線速度條件下超音速火焰噴涂WC10Co4Cr涂層的磨削效果；研究了在超高速磨削條件下，提高磨削深度等磨削參數對磨削表面質量的影響.
3 結論
通過以上試驗結果與討論，可以得到如下結論：
在工作臺速度和磨削深度等磨削參數不變條件下，提高砂輪線速度，即在高速超高速磨削條件下能有效降低超音速火焰噴涂涂層的磨削力，進而提高砂輪的使用壽命.
在工作臺速度和磨削深度等磨削參數不變條件下，提高砂輪線速度能有效降低超音速火焰噴涂涂層表面粗糙度，提高加工表面質量.在超高速磨削條件下，磨削深度對磨削表面質量的影響不大，這將有利于超高速磨削時通過加大磨削深度來提高加工效率.
通過對磨削表面的微觀形貌觀察，由于砂輪線速度的提高，大大降低了單顆磨粒的實際磨削深度，使材料的去除方式由低磨削速度時的脆性去除向高速超高速時的塑性去除方式轉化，因而也提高了磨削表面的質量.
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