等離子噴涂層磨削加工時的工藝規范

在等離子噴涂層的硬度比較高和加工余量比較小的情況下，涂層選用磨削加工的方法較相宜。

因為等離子噴涂層的結構具有一定的特殊性，因此，在磨削加工涂層材料時要比磨削統一種整體材料難題。涂層磨削加工方法和工藝規范的選擇主要取決于涂層的結構和硬度。公道地選用磨削加工方法和工藝規范，不但可以進步涂層的表面光潔度和磨削效率，而且可以降低磨削加工對涂層與涂層、涂層與基體結合界面上所產生的應力。

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一、等離子噴涂層的磨削加工方法

按砂輪工作表面的形式，基本有下列兩種方法。

1.周邊磨削法

周邊磨削法是以砂輪圓周表面為磨削工作面，如外圓磨削和內孔磨削。周邊磨削時的砂輪圓周面與零件加工面相切，從理論上講，它們之間的接觸是一條線。磨削時需要大量的冷卻液進行冷卻，故又稱為濕式磨削法。此方法具有散熱快、磨削效率高和光潔度高等長處。外圓和內孔表面噴涂后，建議均采用此方法進行磨削加工。

2.端面磨削法

端面磨削法是以砂輪端面為磨削工作面，如導軌表面采用碗形或蝶形砂輪的磨削方法。端面磨削時的砂輪端面與零件表面時面接觸，因此發燒量大。為了避免冷卻液、磨粒和涂層微粒堵塞砂輪工作表面，磨削時的冷卻方式應采用風冷，故又稱為干式磨削法。平面和導軌面噴涂后均采用此方法進行磨削加工。

二、等離子噴涂層磨削加工時的工藝規范

1.周邊磨削涂層時的工藝規范

（1）砂輪的選擇

磨削砂輪的主要參數包括砂輪的材料、粒度、硬度和結合劑等方面。

    在磨削加工自熔性合金粉末（鐵基和鎳基粉）的涂層表面時，分別采用了各種氧化鋁（剛玉）和碳化硅砂輪進行磨削工藝試驗發現：一般剛玉砂輪的磨削效率低，其中棕剛玉砂輪要比白剛玉砂輪磨削效果要好。綠色碳化硅砂輪在磨削加工涂層時，具有良好的自銳性，磨削效率比棕剛玉砂輪高。

    涂層磨削加工時的砂輪粒度的選擇，將直接影響到涂層磨削加工時的效率。當選擇粒度偏細的砂輪時，磨削效率就偏低，砂輪磨粒也輕易進入涂層的孔隙中去，影像涂層的磨削加工質量。一般磨削涂層時砂輪粒度在40#-60#之間。在精磨涂層表面時，盡管砂輪粒度比較粗，但可以采用降低修正砂輪時的走刀量，來進步精磨時的光潔度。

    涂層磨削加工時砂輪硬度的選擇，可以根據磨削加工一般材料時所考慮的原則。砂輪的硬度將直接取決于零件涂層的硬度，當磨削較軟的涂層材料時，就選用較硬的砂輪；磨削較硬的涂層材料時，就選用較軟的砂輪。在磨削涂層表面時，一般選用中軟級，在K-L之間。

    砂輪結合劑的選擇將直接影響到砂輪的連接強度。根據涂層結構特性，磨削時的砂輪結合劑一般選用陶瓷結合劑較為相宜，它具有連接強度高、耐熱機能好和磨粒不易脫落等特點。

（2）磨削用量的選擇

    磨削涂層時砂輪和零件的圓周速度能直接影響到磨削加工時的效率。在磨削外圓涂層表面時的砂輪線速度一般在30-40米/秒之間；磨削內孔涂層表面時的砂輪線速度一般在18-28米/秒之間；工件的線速度是根據其直徑的大小而定，一般選擇在25-40轉/分之間。

    因為涂層材料結構具有一定的特殊性，因此，磨削加工時的進給量不宜過大，以防止涂層在磨削加工時產生熱應力，避免泛起涂層的擠壓和剝落現象。在磨削外圓涂層時，粗磨的進給量在0.01-0.02毫米之間；精磨的進給量在0.003-0.005毫米之間。在磨削內孔涂層時，磨削進給量在0.002-0.005毫米之間。

    磨削涂層時的縱向走刀量的選擇，可以比一般正常材料磨削時的縱向走刀量偏低些。磨削外圓時的縱向走刀量在300-500毫米/分之間；磨削內孔時的縱向走刀量在200-300毫米/分之間。

    在進行涂層磨削加工時泛起的火花很微弱，有時幾乎看不到火花，這就表明涂層的磨削加工比一般正常材料的磨削加工要難題些。因此，在涂層磨削加工時要常常保持砂輪表面是在鋒利的前提下工作。

    涂層磨削加工的冷卻液可選用一般乳化液，但冷卻液流量要大，最好直接沖洗到砂輪和零件相接觸的部位，以便及時將涂層微粒和砂輪磨粒沖洗掉。

等離子噴涂

    2.端面磨削涂層時的工藝規范選擇

    （1）砂輪的選擇

    在磨削涂層導軌的過程中，分別采用了氧化鋁和碳化硅碗形砂輪進行磨削試驗，發現砂輪在磨削涂層導軌時，涂層和砂輪的微粒輕易堵塞砂輪而發燒，影響到導軌的熱變形和磨削加工效率，當采用大氣孔的碗形氧化鋁砂輪磨削涂層時，導軌熱變形小，砂輪不易堵塞，磨削效率高。而當采用金剛石砂輪磨削加工涂層時，其磨削效率遠遠超過氧化鋁和碳化硅砂輪的磨削效率。

    涂層導軌磨削時砂輪粒度比內外助涂層磨削時砂輪粒度要粗，一般選用36#。砂輪的硬度一般選用J-K之間。結合劑選用陶瓷（V）。

    （2）磨削用量的選擇

    涂層導軌磨削時的磨頭轉速為2800轉/分；導軌的移動速度在3-5米/分之間；粗磨時的進給量在0.02-0.05毫米之間；精磨時的進給量在0.005-0.01毫米之間。

    三、國外等離子噴涂層金屬切削加工發展概況

    在國外，等離子噴涂層的切削加工已引起等離子噴涂技術屆的正視，特別在“封孔處理”和采用高效率砂輪磨削方面有了很大的發展。

    1.封孔處理

    等離子噴涂后的涂層具有一定的孔隙度，為了避免在磨削加工時所泛起的砂輪和涂層的微粒堵塞到涂層的孔隙中去，國外在磨削加工涂層時，廣泛采用“封孔處理”工藝。其方法是將封孔劑滲透滲出到涂層的孔隙度中去。國外常用的封孔劑有石蠟封孔劑，它既可以做封孔，又可作磨削加工時的潤滑劑。若不采用“封孔處理”，則必需增加從涂層表面清除砂輪微粒這一工序。

    2.采用高效率的氮化硼和金剛砂砂輪

    （1）氮化硼砂輪

    氮化硼砂輪具有很高的顯微硬度（HV800-9500）和耐熱度（1500-1600攝氏度），它在磨削時，涂層可獲得很高的光潔度。

    （2）金剛石砂輪

    金剛石砂輪也具有很高的顯微硬度（HV8600-10000）和耐熱度（700-800攝氏度），它在線速度達60米/秒時，可以獲得很好的磨削效率。

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