钛合金的磨削

　　磨削钛合金除了常用的普通磨削法外，还可采用缓进给磨削法和低应力磨削法。

　　(1)缓进给磨削法：钛合金的缓进给磨削的特点与高温合金类同，有关的详细情况参照高温合金的缓进给磨削部分。钛合金的缓进给磨削一般选用GC60G～JV的砂轮，磨削速度Vc=28～30 m/s，工件速度Vw=70 mm/min，磨削深度αp=1～2 mm。工件表面粗糙度值要求较小时，应采用较硬的砂轮;成形磨削时，可用金刚石滚轮或钢滚轮来修整砂轮。

　　(2)低应力磨削法：钛合金的低应力磨削是靠减小磨去单位体积金属消耗的能量，来降低磨后工件表层的残余拉应力，消除烧伤、变形和裂纹，很适合钛合金的磨削。低应力磨削应采取以下措施：使用较软的砂轮，经常保持砂轮和修整工具的锋利，减小径向进给量(或磨削深度)，降低磨削速度，大量充分使用性能好的磨削液。但此法生产率低，只适用于承受很高应力的零件(如：高循环应力或在腐蚀条件下工作的零件)，用这种磨削法可提高零件的疲劳强度。其磨削用量见表7-14。

　　为了达到低应力磨削效果，应严格控制粗、半精、精磨三个阶段的径向进给量(或磨削深度)：

　　①粗磨阶段。由毛坯尺寸磨至比最终尺寸大0.25 mm，采用fr≤0.05 mm/st。

　　②半精磨阶段。再磨至比最终尺寸大0.05 mm，采用fr=0.008～0.015 mm/单行程，半精磨前应修整砂轮。

　　③精磨阶段。磨至最终尺寸，采用fr=0.0025～0.005 mm/st，或根据需要用2～4个行程的无火花磨削至最终尺寸，精磨前应修整砂轮。

　　1、怎样选择砂轮?

　　(1)磨料的选择：白刚玉WA砂轮一般只能在Vc≤10 m/s的条件下磨削钛合金，因为Vc加大会使磨削温度升高，钛合金表层会发生组织转变;而且在高温下很容易吸收空气中的氧形成氧化钛，并与Al2O3生成固溶体，因而增大了钛与Al2O3的粘附结合力，加剧砂轮的粘结磨损。

　　绿碳化硅GC及铈碳化硅CC磨料与钛合金粘附较轻，尤以CC砂轮的磨削力小且磨削温度低。采用混合磨料(以GC及CC为主磨料，以铬刚玉PA、单晶刚玉SA、锆刚玉ZA或微晶刚玉MA为副磨料)磨削效果能得到很大提高，磨削温度降低到600℃以下，磨削比可达12。

　　采用人造金刚石JR和立方氮化硼CBN超硬磨料磨削钛合金效果最好。CBN砂轮磨削钛合金的磨削比比采用混合磨料高50～60倍，且工件表层残余应力几乎都为压应力，陶瓷CBN砂轮磨削效果见表7-11。

　　(2)粒度和硬度的选择：粒度和硬度都影响磨削比，粒度的影响大些。磨削钛合金时，常用粒度号为36号～80号的磨料、硬度为K～M的砂轮;较软的砂轮磨削力较小且磨削温度较低，但磨损较大。实践证明，既能减小磨削力又能适当提高磨削比，采用粒度为80号、硬度为J的砂轮为宜。

　　(3)结合剂的选择：磨削钛合金的砂轮一般选用陶瓷结合剂V，这种结合剂的砂轮磨削力比较大;对大而薄的砂轮选用橡胶结合剂R，可降低磨削温度和磨削力。

　　(4)组织的选择：采用中等偏疏松或疏松的砂轮组织5～8号为宜。成型磨削及精密磨削时，为保持砂轮型面及磨削表面粗糙度，可选用组织较为紧密的砂轮。

　　磨削钛合金时，不同磨削方式使用砂轮的具体选择见表7-12。

　　2、磨削钛合金时怎样选择磨削用量?

　　由于钛合金的磨削温度高，再加上钛合金的化学活性大，工件表层组织很容易发生相变，而且容易产生有害的残余拉应力，会降低零件的疲劳强度，因此在选择钛合金的磨削用量时首先要考虑的是降低磨削温度。磨削速度对磨削温度的影响最大，即磨削钛合金时的速度不宜太高。具体的钛合金磨削用量见表7-13。

　　3、磨削钛合金时怎样选择磨削液?

　　磨削钛合金时，要求磨削液具有冷却、润滑和冲洗作用，更重要的是应具有抑制钛与磨料的粘附作用和化学作用。目前用得较多的是水溶性磨削液，有亚硝酸钾溶液、亚硝酸钾和甲酸钠溶液、亚硝酸钠溶液、亚硝酸钠和甲酸钠溶液、亚硝酸胺溶液等。使用含极压添加剂S、Cl、P的极压油，效果较好，尤以氯(Cl)极压油效果最好，但磨后应清洗零件，以防降低零件的抗疲劳强度。

　　对于缓进给磨削推荐选用下述配方制备磨削液：亚硝酸钠1%，苯甲酸钠0.5%，甘油0.5%，三乙醇胺0.4%，水(其余)。使用立方氮化硼CBN砂轮磨削时不宜使用水溶性磨削液，因BN与水在800℃左右会起化学反应，造成砂轮过快磨损(BN+H2O→H2BO3+NH3)。

　　使用磨削液时，应特别注意流量要足够大，每毫米砂轮宽度一般不低于0.5 L/min。砂轮线速度越高，流量应越大。水箱容量一般为流量的1.5～3倍，以保持磨削液处于较低的温度。另外，钛合金的磨削温度较高，钛屑容易引起自燃，在使用油剂磨削液时，应注意防止发生火灾。