镍基高温合金高速磨削用多层自润滑钎焊CBN砂轮的研制

摘要

镍基高温合金具有优良的热强度、热稳定和热疲劳性能，在航空、航天、舰船及化工行业的应用越来越广泛。高速磨削是一种高效加工高温合金的方法，其磨削质量好，效率高。但在高速磨削高温合金的过程中，由于砂轮高速旋转引起的风障效应导致冷却液进入磨削弧区困难，使得磨削区的温度很高，易导致工件磨削烧伤。为解决这一难题，本文通过添加固体润滑剂研制多层自润滑钎焊立方氮化硼(CBN)砂轮用于高速磨削高温合金，以改善砂轮与工件接触区润滑条件，达到降低磨削温度，提高磨削加工质量的目的。
　　 本文完成的工作主要包括：
　　 (1)以CBN磨粒、Cu-Sn-Ti合金及固体润滑剂(石墨和hBN)为原料，按不同配比混合均匀，通过模压成型，再利用钎焊工艺制备出了多层自润滑钎焊CBN砂轮节块。
　　 (2)分析了固体润滑剂种类和含量对砂轮节块的抗弯强度及节块断口微观形貌的影响。结果显示，添加10％(质量分数)石墨的砂轮节块强度及磨粒与钎料的结合情况较好，经综合考虑，选用该配比来制作多层自润滑钎焊CBN砂轮。
　　 (3)开展了单节块磨削试验，分析了修整后和磨削后的砂轮节块表面微观结构。发现修整和磨削后砂轮表面的CBN磨粒上存在石墨薄膜，表明在磨削时石墨会铺展到磨粒上，从而起到减摩作用。
　　 (4)采用多层自润滑钎焊CBN砂轮和陶瓷CBN砂轮进行高速磨削GH4169高温合金试验，通过比较磨削温度、工件表面完整性，考察了自润滑钎焊CBN砂轮的磨削性能。结果显示，该新型砂轮的磨削温度低于陶瓷CBN砂轮，而且加工表面完整性优于陶瓷CBN砂轮。