CN113386050A - 一种难加工镍基高温合金ic10的缓进给磨削方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种难加工镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法，解决传统平面磨削镍基高温合金IC10的表面粗糙度较大，表面缺陷多的问题。本发明首先使用粒度稍大的棕刚玉与白刚玉混合砂轮进行粗磨，然后使用粒度较小的棕刚玉与白刚玉混合砂轮进行精磨，实现了镍基高温合金IC10的高效、高精度磨削。

Description

一种难加工镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法
技术领域
本发明涉及缓进给磨削加工技术领域，具体为一种难加工镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法。
背景技术
镍基金高温合金IC10是由金属镍和铝通过金属键结合而成的一种金属间化合物。镍基金高温合金IC10具有许多优良的性能，包括高的强度和熔点，耐高温疲劳，耐气体腐蚀，抗蠕变，并对峰值温度以下的屈服强度具有正温度效应，是制造航空发动机涡轮叶片的理想材料。由于镍基金高温合金IC10的内部结构与常规金属不同，使其成为一种典型的难加工材料，其可磨性是制约其应用的一个重要问题。
Quanren Zeng等研究人员在Proceedings of the Institution of MechanicalEngineers,Part B:Journal of Engineering Manufacture，2014，229(2)中发表的论文“Investigation into grindability of a superalloy and effects of grindingparameters on its surface integrity”采用外圆磨削正交实验和平面磨削单因素实验对镍基高温合金GH4169的磨削表面完整性进行研究，发现采用该磨削方法加工镍基高温合金时表面粗糙度值较大。Cai Ming等研究人员在The International Journal ofAdvanced Manufacturing Technology，2019,101中发表的论文“Experimental study ongrinding surface properties of nickel-based single crystal superalloy DD5”采用平面磨削的方法对镍基单晶高温合金DD5的磨削表面特性进行了研究，获得的最小表面粗糙度Ra为0.72μm，粗糙度值相对较大。
GH4169、DD5及IC10同属于镍基高温合金，其性能及用途相似，以上两篇论文的研究发现对镍基高温合金采用普通平面磨削的方法加工会出现表面粗糙度较大的问题。而粗糙度作为评价表面质量的一个重要参数，会对配合的稳定性、耐腐蚀性、材料的疲劳强度产生重要影响。然而，采用普通平面磨削加工镍基高温合金产生较大的表面粗糙度，这限制了镍基高温合金在航空工业上的应用于推广。
缓进给磨削作为现有的加工方法，目前主要应用在钛合金这类难加工材料中，并未见应用于镍基高温合金IC10中。并且由于钛合金与镍基高温合金IC10的材料性能完全不同，两者的加工步骤和参数没有类比性，因此，缓进给磨削在钛合金中的成功应用无法为缓进给磨削在镍基高温合金IC10的应用提供有价值的参考。
发明内容
本发明的目的在于解决传统平面磨削镍基高温合金IC10的表面粗糙度较大，表面缺陷多的问题，而提供一种难加工镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法，以减小试件表面粗糙度、减少表面缺陷。
实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：
一种难加工镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1)使用金刚笔砂轮修整器对缓进给磨床上的粗磨砂轮进行修整，每个行程修整0.05～0.1mm，共修整0.3～0.4mm，工件进给速度为100～200mm/min，之后再进行一次磨削深度为零的光修整；砂轮修整时添加的冷却液速度是20～80L/min；
2)对已经装夹在缓进给磨床上的镍基高温合金IC10试样进行粗磨至表面粗糙度小于Ra0.8μm；
3)使用金刚笔砂轮修整器对缓进给磨床上的精磨砂轮进行修整，每个行程修整0.05～0.1mm，共修整0.3～0.4mm，工件进给速度为100～200mm/min，之后再进行一次磨削深度为零的光修整；砂轮修整时添加的冷却液速度是20～80L/min；
4)对步骤2)粗磨后的试样进行精磨至表面粗糙度小于Ra0.2μm，得到镍基高温合金IC10磨削样品。
进一步地，为了为精磨阶段做好基础工作，步骤2)中，采用粒度为80#的棕刚玉与白刚玉混合砂轮对镍基高温合金IC10试样进行粗磨；
所述粗磨的加工参数：砂轮速度为18～26m/s，进给速度为100～200mm/min，磨削深度为0.2～0.8mm，粗磨过程中冷却液的添加速度为20～80L/min。优选粗磨参数：砂轮速度为22m/s，进给速度为150mm/min，磨削深度为0.5mm，粗磨过程中冷却液的添加速度为50L/min。
进一步地，为了得到最佳磨削效果和较好的砂轮耐用度，步骤4)中，采用粒度为100#的棕刚玉与白刚玉混合砂轮步骤2)粗磨后的试样进行精磨；
所述精磨的加工参数：砂轮速度为12～32m/s，进给速度为50～250mm/min，磨削深度为0.1～0.9mm，精磨过程中冷却液的添加速度为10～90L/min。
进一步地，为了使修正效果达到最好，步骤1)和步骤3)中，每个行程修整0.05mm，共修整0.4mm，工件进给速度为150mm/min，砂轮修整时添加的冷却液速度是60L/min。
进一步地，为保证在后续加工中工件位置的准确性，所述镍基高温合金IC10试样在装夹之前，先对其进行预处理，使其表面的粗糙度小于Ra1μm。
进一步地，为了辅助使粗磨和精磨效果更好，所述冷却液为乳化剂。
进一步地，还包括步骤5)对步骤4)得到镍基高温合金IC10磨削样品进行清洗，比如采用无水乙醇进行擦拭。
进一步地，所述缓进给磨床采用CHEVALIER FSG-B818CNC数控成型磨床。
本发明的优点是：
1.本发明的一种难加工镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法，首先使用粒度稍大的棕刚玉与白刚玉混合砂轮进行粗磨，然后使用粒度较小的棕刚玉与白刚玉混合砂轮进行精磨，实现了镍基高温合金IC10的高效、高精度磨削。
2.采用本发明的磨削方法，被加工试件的表面粗糙度可达到Ra0.1μm，加工表面没有明显划痕和烧伤，加工表面质量得到明显提高，使镍基高温合金IC10在磨削加工中得到较小的表面粗糙度及较少的表面缺陷。
3.缓进给磨削采用较小的进给速度，较大的磨削深度，相比于普通磨削，缓进给磨削时砂轮与工件的接触弧长增加，同时参与磨削的磨粒数更多，加工效率更高。同时因为行程次数少和进给速度低，所以缓进给磨削可以减小砂轮的冲击损伤，这增加了砂轮的寿命，提高了工件的加工精度。因此，缓进给磨削镍基高温合金IC10能够减小工件表面粗糙度及表面缺陷。
附图说明
图1为IC10高温合金磨削后表面形貌。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：
本实施例提出的缓进给磨削方法适用于镍基高温合金IC10，本实施例中仅以镍基高温合金IC10进行说明。本实施例中，所使用的缓进给磨床为台湾福裕事业股份有限公司生产的CHEVALIER FSG-B818CNC数控成型磨床。
本实施例的镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法，包括以下步骤：
1)准备加工试样
将镍基高温合金IC10用线切割机切割成20mm×10mm×10mm的块状，将试样装夹在数控成型磨床上。为保证在后续加工中工件位置的准确性，将试样的侧面和底面进行粗磨至表面粗糙度小于Ra1μm。
实际操作过程中，该步骤在粗磨前完成即可。
2)选择粒度为80#的棕刚玉与白刚玉混合砂轮作为粗磨砂轮，使用金刚笔砂轮修整器修整粗磨砂轮，每个行程修整0.05～0.1mm，共修整0.3～0.4mm，工件进给速度为100～200mm/min，之后进行一次磨削深度为零的光修整，砂轮修整时添加的乳化剂冷却液速度是20～80L/min。
3)进行粗磨，粗磨加工参数：砂轮速度为18～26m/s，进给速度为100～200mm/min，磨削深度为0.2～0.8mm，粗磨过程中冷却液的添加速度为20～80L/min。
4)选择粒度为100#的棕刚玉与白刚玉混合砂轮作为精磨砂轮，使用金刚笔砂轮修整器修整精磨砂轮，每个行程修整0.05～0.1mm，共修整0.3～0.4mm，工件进给速度为100～200mm/min，之后进行一次磨削深度为零的光修整，砂轮修整时添加的乳化剂冷却液速度是20～80L/min。
5)进行精磨，得到镍基高温合金IC10磨削样品。精磨加工参数：砂轮速度为12～32m/s，进给速度为50～250mm/min，切削深度为0.1～0.9mm，精磨过程中冷却液的添加速度为10～90L/min。
每加工一个试件后修整一次砂轮，每个行程修整0.05～0.1mm，共修整0.3～0.4mm，工件进给速度为100～200mm/min，然后进行一次磨削深度为零的光修整。砂轮修整时添加的冷却液速度是20～80L/min。为了使修正效果更好，优选地，每个行程修整0.05mm，共修整0.4mm，工件进给速度为150mm/min，砂轮修整时添加的乳化剂冷却液速度是60L/min。
为了检验该方法的效果，在精磨时进行了不同砂轮速度、不同进给速度及不同磨削深度的单因素实验，具体工艺参数及磨削效果参见表1；
表1不同工艺参数磨削表面粗糙度
Figure BDA0003143032520000051
本发明还对磨削样品进行了分析，具体如下：
A.观测磨削样品表面形貌
将精磨后样品的表面用无水乙醇进行擦拭，然后在扫描电子显微镜下观测表面形貌，观测表面划痕、孔洞等缺陷，如图1所示。可以看出，试样磨削表面较为平整，磨削表面主要缺陷为浅划痕及少量小孔洞。
B.测量试件表面粗糙度
在扫描电子显微镜下观测样品表面形貌之后，使用MarSurfXT20表面粗糙度检测仪测量精磨表面的粗糙度值。在磨削表面选取3处沿垂直于磨削方向测量表面粗糙度，取3次测量结果的平均值作为最终结果，本实施例中缓进给磨削镍基高温合金IC10获得的最小表面粗糙度为Ra0.1μm。
由此可见，本实施例样品加工表面没有明显划痕，表面未见烧伤、大孔洞等缺陷，尺寸精度和形状精度满足设计要求，加工表面质量得到明显提高。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种难加工镍基高温合金IC10的缓进给磨削方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)使用金刚笔砂轮修整器对缓进给磨床上的粗磨砂轮进行修整，每个行程修整0.05～0.1mm，共修整0.3～0.4mm，工件进给速度为100～200mm/min，之后再进行一次磨削深度为零的光修整；砂轮修整时添加的冷却液速度是20～80L/min；
2)对已经装夹在缓进给磨床上的镍基高温合金IC10试样进行粗磨至表面粗糙度小于Ra0.8μm；
3)使用金刚笔砂轮修整器对缓进给磨床上的精磨砂轮进行修整，每个行程修整0.05～0.1mm，共修整0.3～0.4mm，工件进给速度为100～200mm/min，之后再进行一次磨削深度为零的光修整；砂轮修整时添加的冷却液速度是20～80L/min；
4)对步骤2)粗磨后的试样进行精磨至表面粗糙度小于Ra0.2μm，得到镍基高温合金IC10磨削样品。
2.根据权利要求1所述缓进给磨削方法，其特征在于：
步骤2)中，采用粒度为80#的棕刚玉与白刚玉混合砂轮对镍基高温合金IC10试样进行粗磨；
所述粗磨的加工参数：砂轮速度为18～26m/s，进给速度为100～200mm/min，磨削深度为0.2～0.8mm，粗磨过程中冷却液的添加速度为20～80L/min。
3.根据权利要求2所述缓进给磨削方法，其特征在于：
步骤4)中，采用粒度为100#的棕刚玉与白刚玉混合砂轮步骤2)粗磨后的试样进行精磨；
所述精磨的加工参数：砂轮速度为12～32m/s，进给速度为50～250mm/min，磨削深度为0.1～0.9mm，精磨过程中冷却液的添加速度为10～90L/min。
4.根据权利要求3所述缓进给磨削方法，其特征在于：
步骤1)和步骤3)中，每个行程修整0.05mm，共修整0.4mm，工件进给速度为150mm/min，砂轮修整时添加的冷却液速度是60L/min。
5.根据权利要求1-4任一所述缓进给磨削方法，其特征在于：
所述镍基高温合金IC10试样在装夹之前，先对其进行预处理，使其表面的粗糙度小于Ra1μm。
6.根据权利要求5所述缓进给磨削方法，其特征在于：
所述冷却液为乳化剂。
7.根据权利要求6所述缓进给磨削方法，其特征在于，还包括：
步骤5)对步骤4)得到镍基高温合金IC10磨削样品进行清洗。
8.根据权利要求6所述缓进给磨削方法，其特征在于：
所述缓进给磨床采用CHEVALIER FSG-B818CNC数控成型磨床。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6231692B1 (en) * 1999-01-28 2001-05-15 Howmet Research Corporation Nickel base superalloy with improved machinability and method of making thereof
KR20110048371A (ko) * 2009-11-02 2011-05-11 (주)테스 크립피드 연삭기
CN105479300A (zh) * 2015-11-20 2016-04-13 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 镍基高温合金涡轮导向叶片深窄圆弧槽加工方法及砂轮
CN108890407A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 南京航空航天大学 一种难加工材料振荡磨削加工方法
JP2020015117A (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 株式会社ディスコ クリープフィード研削方法
CN112100888A (zh) * 2020-09-07 2020-12-18 南京航空航天大学 一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6231692B1 (en) * 1999-01-28 2001-05-15 Howmet Research Corporation Nickel base superalloy with improved machinability and method of making thereof
KR20110048371A (ko) * 2009-11-02 2011-05-11 (주)테스 크립피드 연삭기
CN105479300A (zh) * 2015-11-20 2016-04-13 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 镍基高温合金涡轮导向叶片深窄圆弧槽加工方法及砂轮
CN108890407A (zh) * 2018-06-08 2018-11-27 南京航空航天大学 一种难加工材料振荡磨削加工方法
JP2020015117A (ja) * 2018-07-24 2020-01-30 株式会社ディスコ クリープフィード研削方法
CN112100888A (zh) * 2020-09-07 2020-12-18 南京航空航天大学 一种叶片榫齿缓进深切成形磨削残余应力预测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱春宝: ""大气孔超软砂轮磨削性能的分析与试验研究"", 《磨料磨具与磨削》 *

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