機械加工對雙層金屬表面粘合影響的研究

□ 薛 飛 □ 馬曉琴 □ 耿建成 □ 黃 建 □ 韓 冰 □ 相育萍

中國船舶重工集團公司第十二研究所 陜西興平 713102

1 現象分析

雙金屬粘合質量檢測方式一般分為兩種：一種為用超聲波無損探傷檢測（UT檢測）來檢測內部結合缺陷；另一種為用無損滲透檢測（PT檢測），即著色滲透探傷檢測表面結合缺陷。筆者主要采用第二種方法。缺陷具體表現形式為粘合表面在精磨后，表面粘合處為一條連續的紅線或為斷續的短線條，如圖1所示。

▲圖1 缺陷零件無損滲透檢測后顯示

面對磨削后雙層金屬表面粘合處出現紅線的現象，從3個方面進行分析研究：①為了確認出現此現象與磨削有關系，需在零件表面磨削之前進行無損滲透檢測；②考慮與磨削時的磨削力有關，采用在減小磨削力后再進行無損滲透檢測；③磨削時工作臺的移動方向與雙重金屬表面粘合線相垂直，改變切削力方向，即將工件旋轉90°后，使磨削方向與粘合方向平行的情況下，再進行無損滲透檢測。

2實踐驗證

2．1 對檢測零件表面在磨削之前進行無損滲透檢測

為了驗證無損滲透檢測在檢測時出現的紅線是否由磨削造成，隨意抽取了10件零件，由銑床銑削加工后的零件表面進行無損滲透檢測，檢測過程的參數見表1（3種實驗檢測參數相同）。

表1 無損滲透檢測參數

經無損滲透檢測后，10件零件粘合表面全部沒有紅線顯示，完全滿足產品的技術要求。

2．2 磨削方向不變，磨床走刀速度減慢

磨削時，磨粒受到工件材料變形的阻力以及磨粒與工件表面間的摩擦力，形成磨削力。磨削力可按工件與磨具的相對位置分解為切向分力Ft、法向分力Fn和軸向分力Fa。對雙金屬的粘合造成影響的主要是切向分力Ft，Ft與磨削參數的關系式為：

式中：K為磨削力系數；υ為工件進給速度；f為砂輪進給量；a為砂輪切入深度。

由式（1）可知，磨削時的切向分力Ft與工件進給速度成正比，因此，本方案分兩組對工件進給速度進行了降低，第一組降低為原來的二分之一；第二組降低為原來的六分之一。兩組方案隨意各抽取了10件零件，磨削后對粘合表面進行無損滲透檢測。

檢測結果顯示，第一組10件零件有紅線零件為4件；第二組10件的零件粘合表面全部沒有紅線顯示。

2．3 零件旋轉90°，使磨削方向與粘合方向平行

原磨削時工作臺的移動方向與雙層金屬表面粘合線相垂直，即磨削時的磨削力與雙金屬材料的粘合力相垂直，為了避免磨削力對雙重金屬表面粘合的影響，將零件旋轉90°，使磨削方向與粘合方向平行，隨意抽取了10件零件，在速度不變的情況下磨削，然后進行無損滲透檢測。

檢測結果顯示，10件零件粘合表面全部沒有紅線顯示，完全滿足產品技術要求。

3 結論

將以上3種加工方法的驗證結果匯總，見表2。

表2 驗證結果總結

實驗結果表明，無損滲透檢測雙金屬表面粘合質量時產生的紅線主要與切削力有關。正常情況下，銑床等線切削不會對雙層金屬粘合質量產生影響，而磨床類鈍切削時，切削速度及切削方法不當都會對雙層金屬粘合質量產生影響。但是，磨削時只要保證磨削方向與粘合方向相同，不僅不會產生紅線，而且磨床磨削后的整體表面粗糙度比車床與銑床等切削加工后的都要好。

[1]邵振國.磨工[M].北京：化學工業出版社，2005.