零件干式加工后表面腐蚀的发生机理及应对措施

1、    零件干式加工后表面腐蚀的发生机理及应对措施    李正 李天琦【摘 要】在热后车干式加工的零件，不同程度地出现表面发黄，以某齿轮产品为例，曾由于质量把关严格而被迫暂时停止生产。经过理化分析和现场实验研究，最终找到问题原因。后通过采取针对性措施，持续观察，证实该种现象完全消失，生产得以继续进行。【关键词】干式加工；发黄一、问题发生零件发黄这种现象，经现场反馈为长期出现，原因至今没有找到，主要发生在热后干式车削工序的零件中。了解到情况后，我们在现场密切观察，发现车削加工完成后二十分钟内，表面状态正常，符合检验通过标准，但仔细观察能看到表面并不十分干净

2、，有雾状物覆盖。继续放置一段时间（一般20分钟）后，即会变黄。该种黄色雾状物形成后，状态稳定，长期保持原样，在七天的测试时间内，没有发生进一步变化。后续通过理化分析，我们将此状况判断为金属腐蚀。二、锈蚀分析针对这个问题，我们首先对这种表面状况进行理化分析。1.微观形貌。为了判断发黄部位组织是否被破坏，我们使用quanta 450扫描电镜，对发黄区域和正常区域进行微观形貌的观察，可以观察到，发黄部位的组织结构正常，与其他区域微观形貌保持一致，无差异。因此可以得出，该种变化的化学反应比较简单，没有发生深度腐蚀和破坏。2.能谱分析。使用quanta 450扫描电镜进行能谱分析，来判断发黄部位的元素变

3、化情况，发黄区域的氧元素明显增多，因此判断该种发黄过程，发生了氧化反应，同时可以看出，其他元素种类、原子数量均相比变化不大，可以证明此过程没有发生其他元素的损耗和杂质引入，因此可判断属于金属腐蚀。结合之前微观形貌观察结果，可初步判断属于化学腐蚀而排除电化学腐蚀。3.光谱分析。为了检查样品材质是否存在异常，我们使用pda-8000直读光谱仪样品材质进行检测分析，结果（重量百分比）如下（表一）：我们将检验结果与8620rhk材质的技术要求对比，可以得出：样品在材质上与正常钢材没有区别，即可以排除材料缺陷而导致这种发黄现象这一可能原因。三、现场实验为了研究产生这种黄色腐蚀的原因，我们针对可能的影响因

4、素，在现场进行了跟踪和实验。1.干式车削完成后的存放环境因素通过分析，我们判断存放环境可能的影响因素有：1.气温；2.空气湿度；3.车间空气杂质。针对这些因素，我们将20个零件加工完成后立即分别放置于不同存储条件下各四件。经过1小时后观察，所有零件全部产生黄色锈蚀。从实验结果可以看，黄色锈蚀的产生与存放环境无关。而通过观察，我们发现在加工过程结束后，零件表面已经发生异常，表现为清洁度较差，有白色雾状物。而这种异常随时间转变为表面发黄的情况。同时结合之前的理化分析，由于零件材质是正常的，因此我们判断锈蚀是在加工过程中产生的。2.干式车削过程的影响因素由于理化分析结果我们认定此锈蚀为化学腐蚀，而此

5、过程中能参与反应的气体主要为氧气，因此我们初步判断此过程为高温氧化反应。为了研究车削温度的影响，我们在现场进行了如下实验：.按原参数加工50件零件。.将干式加工过程的进给速度和切削速度均降低为原来的一半.将干式切削变为湿式切削，即增加冷却液加工。以上三类样品均加工同样的50件零件，加工完成后放置24小时后观察。以下为实验结果。四、发黄锈蚀原因分析通过理化分析和现场实验，我们确定了干车过程的高温是发黄的根本原因。由于此过程温度非常高，迅速发生了如下反应：o2+fe fe2o3该过程形成氧化铁薄膜后覆盖在零件表面，即表现为发黄锈蚀。从式中可以看出，此过程与空气潮湿、温度等没有必要关系，仅是由于加工

6、过程剧烈摩擦，导致刀片与零件接触的地方温度剧烈升高而发生氧化反应。五、问题解决在成本方面，我们通过研究得出，切削液目前通过回收、除油、除渣、除菌等操作进行重复利用以达到零排放的目标，因而切削液消耗量非常有限，而干式加工的润滑性、冷却性、清洗性不足可能会导致刀片磨损加快，同时防锈性不足导致零件容易生锈，因此，我们判断如果采用湿式加工，成本增加非常少甚至不新增加成本。同时也解决了生产线停止的问题，使产品继续得以生产，产品表面质量得到了保证。现场试验的反复验证之后，我们结合车间的实际情况，同时将此情况与相关部门人员反复沟通，最终将1707056系列零件更改为湿式加工。后经过长时间验证，该零件没有发生过类似的情况。此种锈蚀情况得到根本的解决。我公司目前还存在其他热后干车的零件，我们计划将我们的研究结果与相关部门沟通，共同确定固化的处理方案。六、问题展望值得注意的是，通过现场实验和资料查询，我们发现切削速度与切削温度并不是完全正比的关系，每种工艺参数有一个对应的切削温度最高的切削速度范围，因此提高或降切削速度都可能会达到降低切削温度的效果。后