基于CBN砂轮的超音速火焰喷涂涂层磨削性能研究

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1、数控加工技术cNcMAc川№TEcHNo。oGY基于CBN砂轮的超音速火焰喷涂涂层磨削性能研究ResearchontheGrindingPerformanceofHVOFCoatingBasedonCBNGrindingWheel中航工业西安飞行自动控制研究所徐瑞杨强强王文汉王伟宋永伟中航工业北京航空制造工程研究所杨伟华【摘要】研究了超音速火焰喷涂wc．Co镀层基于CBN砂轮的低成本、高效率磨削技术，通过全因子正交试验，分析磨削过程中砂轮转速0)、进给量(a。)、走刀速度(v)对磨削后表面粗糙度的独立影响以及交互影响规律，建立各加工要素与表

2、面质量之间的数学模型，得出了适合WC．Co涂层的最佳磨削工艺参数。关键词：超音速火焰喷涂精密磨削数学模型工艺参数fABSTRACTJResearchonthelowcostandhighefficiencyGrindingtechnologyofWC·CoCoatingBasedonCBNGrindingWheel．Analysisontheindependentef-fectsandinteractionsofgrindingparameterssuchasspeedofgrindingwheelO)，feedrate(ap)andthe

3、cuttingspeed(v)onthesurfaceroughnessaftergrinding．ThemathematicmodeloftheProcessingparameterswithsurfacequalityisstructured．TheoptimumparametersofgrindingprocessforWC—coatingareobtaiend．Keywords：High··VelocityOxy--FuelPrecisiongradingMathematicmodelProcessparametersDOI：10．

4、16080巧．issnl671—833x．2015．19．022超音速火焰喷涂技术(也称高速火焰喷涂，HVOF或HVAF)是近年来出现的一种表面强化技术，主要用于在零件表面制造耐磨涂层以提高零部件的使用寿命。该技术的出现很好地替代镀铬强化，避免对环境的污染，实现零件绿色制造。随着航空技术的飞速发展，超音速火焰喷涂技术受到研究机构的持续关注11-21。WCl0C04Cr是一种常用的涂层材料，其涂层表面粗糙度小，涂层致密(孔隙率小于1％)，结合强度高(60．70MPa)，由于涂层的优越性能使得其光整加工阶段一般采用金刚石砂轮磨削。但因金刚石砂轮

5、成本高、不易修磨和找正，使得涂层零件精加工非常困难。鉴于此问题，本文采用CBN砂轮实现超音速火焰喷涂涂层低成本、高效率精密光整加工，通过理论分析与试验验证，详细论述了磨削过程中轮转速(s)、进给量(a。)、走刀速度(v)对磨削后表面粗糙的独立影响以及交互影22航空制造技术·2015年第19期响规律，拟合砂轮转速(S)、进给量(a。)、走刀速度(V)与涂层磨削后表面质量数学模型，得出了适合WCIOC04Cr涂层的最佳磨削工艺参数叫’。1WC—Co超音速火焰喷涂样件制备15—5PH不锈钢以其高强度、高弹性模量、刚性模量等优异性能在航空领域广泛应

6、用，多用于精密偶件零件的制造，本试验采用15—5PH不锈钢，在其表面通过超音速火焰喷涂技术喷涂WC—Co涂层，研究该类不锈钢材料喷涂后精密光整加工性能。1．1WClOC04Cr粉末选用SulzerMetco(瑞士)公司的WoKa3652(86％WC+10％Co+4％Cr，15～45Ixm，团聚烧结粉末)，粉末形貌如图1所示。J㈠：“；图1WClOC04Cr粉末形貌Fig．1PowdermorphologyofWCIOC04CrcNcMAc州№TEcHN。。oGY数控加工鸯林从图中可以看出WC粉末颗粒粒度均匀，团聚烧结球化效果好，从而保证了良

7、好的工艺性。1．2超音速火焰喷涂原理本试验采用设备为SulzerMetco公司的EvoCoat燃油型超音速火焰喷涂系统。其工艺原理如图2所示。8烧室枪筒图2超音速火焰喷涂工作原理Fig．2WorkingprincipleofHVOF超音速火焰喷涂技术是为了降低材料的氧化与烧损，提高喷涂粒子速度而出现的一种热喷涂技术。通常采用可燃气体或雾化煤油与氧气在燃烧室内燃烧，通过拉瓦尔管压缩、扩张加速，形成温度2600℃以上、速度高达2000m／s以上的高速焰流；粉末粒子被送入焰流中，加热、加速到500。800m／s以上，撞击基体形成涂层。喷涂后的涂层

8、表面粗糙度小，涂层致密(孔隙率>l％)、结合强度高(60—70MPa)，适合喷涂金属、金属陶瓷和合金等，尤其是喷涂碳化物具有明显优势。通过该技术以某型号活塞零件为试验对象，制备样