ELID镜面磨削技术：新磨削液的研制-磨床/珩磨设备技术论文-佳工机电网

ELID镜面磨削技术：新磨削液的研制

作者：关佳亮郭东明周曙光袁哲俊

摘要：根据ELID磨削的特点和要求，通过调整无机盐、添加剂等成分的比例，找出了ELID磨削中生成钝化膜性能与磨削液成分的关系，研制出新型的性能更好的ELID磨削液。

在ELID磨削中使用的磨削液既要具有普通磨削液的性能，同时又要作为砂轮在线电解修锐的电解液使用。本文在原有磨削液的基础上，通过调整化学成分，研制出一种新型磨削液。通过在普通磨床上进行的ELID磨削实验表明，该磨削液性能良好，且对环境污染小。

1 新型ELID磨削液的研制

ELID磨削液的性能包括如下几方面：

1) 作为磨削液，应具有冷却性、润滑性、渗透和清洗及防锈能力；
2) 作为电解液，应具有在砂轮表面适时地形成和维持适当厚度的非导体薄膜的能力，合理地控制电解速度，实现超微细粒度砂轮的良好修锐效果。

根据上述要求，以原有的HDMY-10型ELID磨削液做为参考，根据电化学理论，对HDMY-10型磨削液进行改进。

实验表明，HDMY-10型磨削液能够满足一定的ELID磨削应用场合，但它的在线电解作用过强，使砂轮结合剂产生较强的阳极溶解去除作用，降低了砂轮寿命，这主要是由于这种磨削液生成的钝化膜致密性不好，绝缘效果不佳造成的。

针对HDMY-10型磨削液的上述缺点，我们配制出新型的ELID磨削液HDMY-20型，并分别与HDMY-10型及普通型磨削液进行比较，如表所示。

三种磨削液的主要成分与性能对比表
项目磨削液
Ⅰ(普通) 磨削液
Ⅱ(HDMY-10) 磨削液
Ⅲ(HDMY-20)
主要
成分
(重量%) 亚硝酸钠 6
磷酸氢二钠 1.2 2.1～1.5 2.1～1.5
硼砂 1.2 0.4～0.5 0.4～0.5
丙三醇 0.1 0.1
弱碱盐 0.2 0.4～0.6
其它添加剂
(3种) 0.02～0.1
主
要
性
能外观无色透明无色透明淡橙绿
色透明
PH值 9 9.5 9.5
防锈性 8h铸铁
无锈蚀 8h铸铁
无锈蚀 8h铸铁
无锈蚀
润湿角q(°) 59 24 23
冷却性(使工
件从300℃冷
却到100℃的
时间)(s) 647 611 558
润滑性一般较好好
电流密度
(A/cm²)^注 3.06 0.65 .29
钝化膜
厚度(mm) 无 0.05 0.14
注：电解一定时间后的电流密度

表中我们用润湿角来评价磨削液的渗透和清洗能力，润湿角越小，磨削液的渗透和清洗作用越强。润湿角的测量采用简单易行的固滴法，即用微量进样器将已知体积(V)的一液滴置于固体表面，再用工具显微镜测出液滴最大截面直径(2r)，计算[V/(2r)³]值，以V对[V/(2r)³]作图外推至体积为零，求出[V/(2r)³]_V→0的值，然后查润湿角与[V/(2r)³]_V→0×10²关系表，得到润湿角q值。

磨削液冷却性能是通过测量不同磨削液使同一试件从温度300℃降到100℃所花费的时间来评定的。

2 磨削液定性特性及影响因素的分析

磨削液的定性特性：冷却性、润滑性、渗透和清洗及防锈性，是直接影响磨削液磨削性能的重要因素。

从表中可见三种磨削液中Ⅱ、Ⅲ均具有较小的润湿角，因此它们的渗透、清洗能力较Ⅰ要强。其中新型磨削液Ⅲ最强，这是由于在Ⅲ中增加了表面活性剂和磷酸盐等成分，其作用是有效地减小水基溶液的润湿角，从而提高了磨削液的渗透和清洗能力。在冷却性方面，Ⅲ型的润湿角最小，所以它的冷却性最好。另外，无机盐对破坏工件表面的气膜很有效，故能提高磨削液的冷却性。新型磨削液Ⅲ中无机盐的成分和含量比前二种都多，因此Ⅲ的冷却性好。

在润滑方面，由于在Ⅲ型磨削液中添加了少量水溶性润滑添加剂，使磨削液的润滑性得到较大的提高。虽然润滑性的增加对润湿性和冷却性有一定的影响，但损失不大，加上磨削液Ⅲ的冷却性和润湿性本身就很好，所以没有明显变化。

在防锈方面，三种磨削液都能够保证铸铁8h无锈蚀，但Ⅲ的防锈能力最强，这是由于磨削液Ⅲ中的添加剂防锈能力较Ⅰ、Ⅱ中的强的缘故。

在环保方面，由于取消了对人体有害的亚硝酸钠等成分，使得磨削液Ⅱ、Ⅲ的毒性较Ⅰ大为减弱。加之磨削液Ⅲ中选用的弱碱盐的碱性比Ⅱ中的还要小，因此磨削液Ⅲ的毒性最小。

3 磨削液导电性的影响因素及分析

由于三种磨削液的成分不同，电解生成的非导体薄膜的导电性、致密性、厚度有所不同，造成磨削液的电流密度和电解修整特性的差异，如下所示。

不同磨削液电解电流变化特性曲线图

从图中可看到，开始电解时，三种磨削液的电流密度都较大，随着电解时间的增长，磨削液Ⅰ的电流密度不变，而磨削液Ⅱ、Ⅲ的电解电流明显变小。因此可以得出结论：ELID磨削液Ⅱ、Ⅲ比普通磨削液电解量少，HDMY-20比HDMY-10的电解量还要少。这主要是因为电解过程中，不同成分的磨削液，生成了不同性能的非导体薄膜。普通磨削液Ⅰ几乎无膜生成，因此电解电流很大，电解量最大：ELID磨削液Ⅲ形成的薄膜较Ⅱ的明显要厚，致密性好，对电解过程的抑制能力较强，因此电解量最小，可以节省砂轮的损耗。电解时电流密度的变化曲线是衡量ELID磨削所使用磨削液和砂轮性能的主要指标，要求开始时电流密度大，在电解过程中产生钝化膜使电解电流明显减小，这样既保证了砂轮的良好修锐，又节省了砂轮的损耗。

4 实际应用效果

采用上述新型磨削液Ⅲ，利用自行开发的ELID精密内孔镜面磨削装置对SiC陶瓷和高速钢齿轮滚刀的内孔进行精密加工实验，加工表面粗糙度可达到Ra0.19～0.023µm。

HDMY-20型ELID磨削液的磨削性能、电解修锐特性和防锈能力都优于HDMY-10型ELID磨削液：

在ELID磨削液中，碱性无机盐与铬酸盐和卤族离子的配比决定着ELID磨削液的电解修锐特性，按照一定的比例适当地调整它们之间的配比可以得到不同性能的ELID磨削液。

本文作者:大连理工大学关佳亮郭东明周曙光哈尔滨工业大学袁哲俊 (end)

(投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2008-1-18，阅读483次)

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