通过工艺控制来提高机床床身的耐磨性,可从铸造工艺、热处理工艺、表面处理工艺等方面着手,具体如下:
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合理选择铸造方法:不同的铸造方法对机床床身的组织和性能有不同影响。例如,采用精密铸造能使铸件获得更致密的组织、更高的尺寸精度和表面质量,减少铸造缺陷,从而提高耐磨性。压力铸造在高压下将液态金属充型和凝固,可使铸件内部组织更加致密,提高其耐磨性。
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优化铸造工艺参数:严格控制熔炼温度和时间,确保金属液的纯净度和均匀性,减少杂质和气体的含量,避免出现夹杂物、气孔等缺陷而降低耐磨性。同时,合理调整浇注温度和速度,浇注温度过高会使晶粒粗大,降低耐磨性;浇注温度过低则可能导致冷隔、浇不足等缺陷。浇注速度过快或过慢也会影响铸件的质量和组织,进而影响耐磨性。
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控制冷却速度:采用合适的冷却方式和冷却介质,控制铸件的冷却速度。例如,对于一些需要较高耐磨性的机床床身,可采用金属型铸造或在砂型中设置冷铁等方式,加快冷却速度,细化晶粒,提高铸件的强度和硬度,进而提高耐磨性。但冷却速度不宜过快,以免产生过大的内应力,导致铸件开裂。
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正火处理:正火可细化晶粒,消除铸造应力,改善铸件的组织结构,提高其强度和硬度,从而增强耐磨性。对于中碳或中碳低合金钢材质的机床床身,正火处理能使珠光体组织更加均匀细小,提高材料的综合性能。
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淬火与回火:根据机床床身的材料和使用要求,选择合适的淬火和回火工艺。淬火能使金属获得马氏体等强化相,提高硬度和强度,但淬火后材料内部存在较大的内应力,需要及时进行回火处理。回火可以消除内应力,稳定组织,调整硬度和韧性的平衡,进一步提高耐磨性。例如,对于高碳合金钢制作的机床床身,采用合适的淬火回火工艺,可使其获得高硬度、高耐磨性的回火马氏体组织。
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表面淬火:对机床床身的工作表面进行表面淬火,如感应淬火、火焰淬火等,可使表面获得高硬度、高耐磨性的马氏体组织,而心部仍保持较好的韧性。这样既能满足机床床身在工作时表面的耐磨要求,又能保证整体的强度和韧性。例如,对机床导轨表面进行感应淬火,可显著提高导轨的耐磨性,延长机床的使用寿命。
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氮化处理:通过氮化处理,在机床床身表面形成一层硬度高、耐磨性好的氮化层。氮化层不仅具有良好的耐磨性,还能提高抗腐蚀性和抗咬合性。例如,气体氮化、离子氮化等方法可使机床床身表面形成均匀、致密的氮化层,有效提高其耐磨性。
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镀硬铬处理:镀硬铬是一种常用的表面处理方法,能在机床床身表面形成一层硬度高、光洁度好的铬层,可大大提高表面的耐磨性和抗腐蚀性。镀铬层的硬度可达 HV800 - 1200,能显著降低摩擦系数,减少磨损。
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激光表面处理:利用激光束对机床床身表面进行处理,如激光淬火、激光熔覆等。激光淬火可使表面快速加热和冷却,获得超细的马氏体组织,提高表面硬度和耐磨性。激光熔覆则可在表面熔覆一层具有良好耐磨性的合金涂层,进一步提高机床床身铸造的耐磨性能。