Как определить перегрев металла при шлифовке "на глаз"

Визуальные признаки термического перегруза при съеме припуска можно отследить даже без пирометра. Самый достоверный маркер — изменение цвета обрабатываемой поверхности. Переход к сине-фиолетовым тонам указывает на локальный нагрев свыше 300 °C, что для углеродистых сталей критично с точки зрения изменения структуры.

Желтоватый оттенок чаще фиксируется при температуре в пределах 200–240 °C, при этом механические характеристики начинают снижаться. Цвет побежалости легко уловить при хорошем освещении, особенно при работе на малых скоростях, когда заготовка не успевает остыть между проходами.

Для высоколегированных сталей контроль визуального изменения поверхности сложнее. Нержавеющие марки типа 12Х18Н10Т, 08Х18Н10 или 15Х25Т бывают нечувствительны к цветовым переходам.

 Здесь обращают внимание на побеление зоны контакта круга с заготовкой. Светлое матовое пятно, резко отличающееся от остальной части, формируется при перегрузке по температуре выше 400 °C. Оно нередко сопровождается микротрещинами и резким увеличением шероховатости.

 В случае с инструментальными сталями серии ХВГ или Р6М5 локальный перегрев проявляется как темно-серая полоса, выходящая за границы канавки.

Для сплавов алюминия характерна почти незаметная термическая деформация. Однако в зоне воздействия круга может наблюдаться легкое затемнение, при этом изменение цвета не столь ярко выражено.

Если обрабатываемый участок стал липким, это также косвенно указывает на температурную деформацию, превышающую 200 °C. При этом происходит частичное расплавление поверхностного слоя и его осаждение на абразив, что увеличивает вероятность прихвата.

При обработке меди и бронзы перегрев определяется по блеску. Появление участков с зеркальной поверхностью означает начало оплавления. Это происходит при температурах от 250 °C и выше.

Рабочий рекомендует уменьшать подачу, использовать охлаждающие эмульсии, либо заменять круг с более агрессивной связкой. При обработке латуней, особенно марок Л63 и ЛС59, перегрев фиксируется по деформации кромки — появляются заусенцы, что указывает на потерю прочности на сдвиг.

Для чугуна характерным признаком перегрева служит выбеливание поверхности и увеличение пылеобразования. Образование металлической пыли без характерной искры — следствие разрушения графитной составляющей.

Такое поведение чаще наблюдается при съеме до 0,5 мм за один проход без применения охлаждения. Если видно серое облако пыли и заглаженная зона становится зеркальной — температура достигла 400–450 °C.

Наиболее частый ориентир — изменение искрового потока. При стабильной подаче и оборотах абразивный инструмент образует узкий факел с равномерным свечением. Появление ярких, коротких искр говорит о резком локальном перегреве.

Для углеродистых сталей средней твердости увеличение длины искр и появление снопа с разветвлениями указывает на повышение температуры выше 280 °C. Это сигнал к немедленному снижению съема или замене круга.

При работе с деталями машин, особенно с осями, валиками, кулачками, допуск на изменение твердости недопустим. Контроль осуществляется по скорости появления цвета побежалости. На углеродистых сталях насыщенный синий оттенок возникает через 2–3 секунды после начала перегрева. В условиях реального производства этот момент можно зафиксировать при помощи зеркала, установив его под углом, обеспечивая постоянный визуальный контроль.

Угловая скорость круга также влияет на вероятность перегрева. При диаметре 250 мм и частоте вращения 3000 об/мин периферийная скорость составляет около 39 м/с. При этом рабочая температура в зоне контакта может достигать 500 °C, особенно при глубине съема свыше 0,1 мм и продольной подаче менее 20 мм/об. В случае с кругами на керамической связке, агрессивное шлифование возможно только при наличии охлаждающей жидкости.

Формула расчета зоны перегрева: q = P / (v * b), где q — поверхностная плотность теплового потока, P — мощность, v — скорость подачи, b — ширина шлифуемой полосы. При значении q выше 10^5 Вт/м² необходимо снижать мощность или увеличивать подачу. Если допустить повышение q до 2×10^5 Вт/м², возможно оплавление зоны реза. Это особенно опасно при окончательной обработке деталей класса А и В по ОСТ 1 03186-86.

В условиях, где термопары недоступны, применяется метод сравнения искры. При постоянной нагрузке оператор замечает, как форма искры начинает меняться. Появление плотного ядра и расширенного шлейфа подтверждает локальный перегрев. В случае с шлифованием резцов из быстрорежущей стали перегрев отражается на цвете кромки: из серой она становится коричневой, затем синей. Такой цвет сигнализирует о потере твердости до 30–40 HRC.

Опытный слесарь ориентируется также на запах. При перегреве углеродистых сталей ощущается характерный запах окалины. Он появляется в пределах 1–2 секунд после превышения 300 °C. Это связано с быстрым окислением Fe и образованием Fe3O4. Для быстрорежущих сталей при превышении 400 °C появляется резкий кислотный запах, вызванный выгоранием легирующих добавок.

Для шлифования легких сталей с толщиной до 5 мм глубину прохода рекомендуется ограничивать 0,05 мм, при скорости подачи до 30 мм/об. При большей глубине необходимо применять принудительное охлаждение. Рабочая температура при съеме 0,1 мм и подаче 10 мм/об может достичь 450 °C без охлаждающей жидкости. При работе без СОЖ перегрев наступает уже через 5–7 секунд контакта.

Контроль за визуальными проявлениями — основной способ отслеживания перегрузки в условиях ручной шлифовки. Однако в сочетании с правильной организацией процесса — выбором круга с нужной зернистостью, соблюдением режимов подачи и глубины — позволяет минимизировать риск перегрева даже на оборудовании с минимальной автоматизацией.

В случае с чугунными корпусами машин выбор абразива с зерном F46 и подачей 40 мм/об обеспечивает оптимальный результат без температурной деформации.

В производственной практике перегрев часто проявляется после второго прохода при съеме припуска с деталей с малым поперечным сечением. Поэтому при первой обработке оператор ориентируется на минимальный контакт, плавно наращивая усилие. При первых признаках побежалости переходят к более частой правке круга, снижая нагрузку на кромку и уменьшая тепловой поток в зону шлифовки.