陳國(guó)華，吳 龍

（1.哈爾濱軸承集團(tuán)公司 質(zhì)量控制部，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)對(duì)軸承的工作性能要求越來(lái)越高，軸承的旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命是衡量其工作性能的重要指標(biāo)，先進(jìn)的退磁技術(shù)是保證旋轉(zhuǎn)精度和使用壽命的重要手段。在人們的日常生活及工作過(guò)程中，在交通工具、辦公自動(dòng)化設(shè)備、家用電氣等各種物品中，由于軸承加工中遺留殘磁的影響，造成軸承產(chǎn)品噪聲的增大及使用壽命的降低，對(duì)人們的生活質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，所以消除軸承中的殘磁對(duì)保證軸承產(chǎn)品質(zhì)量、降低噪音、提高使用壽命具有重要意義。

2 測(cè)磁及退磁的原理與方法

2.1 測(cè)磁原理與方法

測(cè)磁儀根據(jù)霍爾效應(yīng)原理工作，當(dāng)外界磁場(chǎng)By垂直地作用于一定的激勵(lì)電流Ix，流經(jīng)霍爾元件Hz時(shí)，在與電流磁場(chǎng)成直角的方向上會(huì)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)EHz，如圖1 所示。

圖1 霍爾效應(yīng)

EHz=K?Ix?By，公式中K為霍爾常數(shù)，它決定于霍爾材料的特性及幾何尺寸等。

由此可見(jiàn)，當(dāng)霍爾材料及其幾何尺寸已經(jīng)選定，電流Ix給定，那么霍爾電勢(shì)Ix就與被測(cè)磁場(chǎng)By成正比。

本儀器主要由霍爾探頭、調(diào)整電路、IKC調(diào)制電源、交流放大電路、指示電路、超差發(fā)訊電路、穩(wěn)壓電源等部分組成。儀器的原理方框圖如圖2 所示。

測(cè)磁儀在檢測(cè)大批量軸承產(chǎn)品的過(guò)程中，霍爾探頭受手溫的影響容易產(chǎn)生飄移，因此，使用時(shí)應(yīng)握在探頭的手柄上，以減少手溫的影響。測(cè)量時(shí)必須使探頭垂直于被測(cè)軸承或軸承內(nèi)圈、外圈、滾子端面，并沿著端面和內(nèi)外倒角處用較快的速度旋轉(zhuǎn)幾圈，觀察指針的反應(yīng)。當(dāng)探頭經(jīng)過(guò)殘磁集中點(diǎn)或其附近時(shí)，指針會(huì)產(chǎn)生快速運(yùn)動(dòng)，由此可以知道殘磁中點(diǎn)的位置，一般軸承根據(jù)大小會(huì)有1到3個(gè)以上的殘磁集中點(diǎn)，殘磁量多對(duì)軸承的影響很大。

圖2 測(cè)磁方框原理圖

2.2 退磁原理

退磁原理為：軸承零件及成品在交變的多方向磁場(chǎng)作用下，內(nèi)部原來(lái)的磁疇定向排列被破壞，各分子電流的磁場(chǎng)紊亂后彼此抵消，使之原來(lái)的剩磁趨于零。根據(jù)安培環(huán)路定理可知，當(dāng)鐵芯線圈匝數(shù)和磁路的長(zhǎng)度一定時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度僅與電流成正比，因此，采用衰減電流的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)的衰減而退磁。軸承套圈的上端面退磁效果最差，說(shuō)明退磁磁場(chǎng)的均勻性對(duì)退磁效果影響很大。磁場(chǎng)越強(qiáng)、磁力線越強(qiáng)退磁效果越好，反之就差。要使軸承及軸承零件均勻退磁，必須將其置于均勻強(qiáng)磁場(chǎng)的傳送帶中。任何一種交流退磁都無(wú)法使軸承達(dá)到殘磁為零的理想狀態(tài)[1]。

目前軸承的退磁方法是采用退磁機(jī)。退磁機(jī)是一種將工件中殘留的剩磁除去，使其接近于零的一種機(jī)械裝置。

3 軸承存在殘磁的原因及消除方法

軸承存在殘磁有以下幾個(gè)原因：

（1）軸承設(shè)計(jì)中對(duì)軸承零件所需材料的選擇，直接影響軸承中殘磁的存在，比如選擇非導(dǎo)磁材料軸承。

（2）軸承制造過(guò)程中采用電磁夾具。

（3）軸承裝配過(guò)程中對(duì)軸承零件及成品處在磁場(chǎng)強(qiáng)度較大空間檢測(cè)、安裝、清洗、涂油、包裝也會(huì)影響軸承中殘磁的存在。采用無(wú)磁污染的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及適合的條件。

（4）存放的過(guò)程中如果在強(qiáng)磁場(chǎng)的范圍內(nèi)也會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生殘磁。采用無(wú)磁污染的空間存放軸承，消除殘磁的存在。根據(jù)以上的分析，對(duì)生產(chǎn)軸承產(chǎn)品及加工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)條件要求及生產(chǎn)加工工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，才能有效控制好軸承的產(chǎn)品質(zhì)量。

4 常用的退磁方法及裝備

4.1 孔形線圈退磁法

采用5 000-10 000安匝的線圈，接通220V、50Hz的電源，把工件穿過(guò)帶交流電的孔形線圈，然后移到軸向距離不小于1.5m處，再切斷電源。

4.2 U形（或口型或山型）線圈遞減電流法

這個(gè)孔形線圈帶有開(kāi)關(guān)的電流調(diào)整機(jī)構(gòu)，退磁時(shí)把工件放到線圈的交流磁場(chǎng)中，工件可保持不動(dòng)，通過(guò)控制調(diào)整機(jī)構(gòu)達(dá)到消磁的目的,直到退磁工作全部完成，再將工件移走。

4.3 交流磁軛退磁法

交流磁軛法通常用于大型零件退磁。將交流磁軛從零件表面上方通過(guò)然后離開(kāi)零件表面450mm以外，這種退磁操作根據(jù)需要須重復(fù)進(jìn)行多次，以覆蓋整個(gè)零件表面。操作時(shí)要求沿著同一方向進(jìn)行，一個(gè)退磁周期結(jié)束后再返回零件表面，如此反復(fù)幾次以達(dá)到預(yù)定的退磁效果。

4.4 分檔降低交流電流退磁法

運(yùn)用變阻器或時(shí)序控制電路實(shí)現(xiàn)交流電流的衰減。在使用分檔降低交流電流法退磁時(shí)，逐次降低電流，每次降低電流值不超過(guò)前一次的50%，分檔應(yīng)盡可能小，以便使零件獲得良好的退磁效果。

4.5 直流換向退磁法

使用直流穩(wěn)壓電源和調(diào)壓換向裝置實(shí)現(xiàn)退磁磁場(chǎng)的衰減，退磁時(shí)將工件放置于電磁鐵的兩磁極之間，其磁場(chǎng)須強(qiáng)，足以使工件達(dá)到磁飽和狀態(tài)。然后以小的分檔逐級(jí)降低磁場(chǎng)，每降一檔切換一次磁場(chǎng)方向，直到電流降到零為止。

4.6 R-L-C退磁方式

R-L-C退磁電路方式：該退磁電路以R-L-C放電回路（衰減震蕩電路）為基礎(chǔ)，利用充電電容瞬時(shí)放電，在磁感應(yīng)線圈中形成極強(qiáng)的脈沖磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)軸承套圈退磁。目前我公司使用的退磁方式為R-L-C退磁電路方式，是退磁機(jī)的常用方式，同時(shí)也可用作在機(jī)退磁，可減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)。與工頻交流退磁裝置相比，這種裝置電源損耗低，退磁質(zhì)量好，如圖3 所示。

4.7 工頻交流退磁方式

工頻交流退磁裝置電路：這種電路直接以正旋交流電作為勵(lì)磁電源，具有簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)，在軸承生產(chǎn)中被廣泛采用，但退磁過(guò)程不易保持一致，且能源利用低，功耗大，容易產(chǎn)生線圈過(guò)熱現(xiàn)象。其基本工作原理如下：

退磁器是由一個(gè)C型鐵芯和兩個(gè)勵(lì)磁線圈組成。要求退磁器的外殼和上蓋必須應(yīng)用非金屬不導(dǎo)磁的尼龍絕緣膠木板材料，勵(lì)磁線圈采用玻璃纖維雙包扁銅線繞制，白紗帶包扎，絕緣清漆浸沾后烘干。C型鐵芯采用硅鋼片沖壓成型后疊制而成。退磁器的磁場(chǎng)強(qiáng)度與勵(lì)磁線圈的導(dǎo)線截面積、匝數(shù)、電壓及C型鐵芯的材料、截面積、長(zhǎng)度有關(guān)[3]。輸送帶必須是由一對(duì)不導(dǎo)磁的帶輪和一條耐油強(qiáng)度極大的橡膠帶組成，才能避免磁性傳給被退磁的軸承及零配件。在選擇退磁機(jī)時(shí)，根據(jù)不同規(guī)格尺寸軸承進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，選擇最佳方案，以滿足實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。退磁裝置如圖4 所示。

圖3 退磁電路簡(jiǎn)圖

圖4 退磁機(jī)簡(jiǎn)圖

5 退磁機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、注意事項(xiàng)及改進(jìn)措施

目前使用的軸承退磁機(jī)有在機(jī)連接立式退磁機(jī)、平板平面式退磁機(jī)、落地平臺(tái)式退磁機(jī)、龍門(mén)通過(guò)式退磁機(jī)、手持便攜式退磁機(jī)等。

（1）在機(jī)連接立式退磁機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是隨機(jī)連接，節(jié)省了操作者加工完零件后再退磁的時(shí)間及力量，實(shí)用安全方便有效。缺點(diǎn)是密封性能不好，容易進(jìn)入冷卻水而影響加工零件的退磁處理。注意事項(xiàng)是將其密封牢固作好防水措施。

在車(chē)間的生產(chǎn)過(guò)程中，由于長(zhǎng)期使用，退磁機(jī)的內(nèi)部電磁線圈因長(zhǎng)期發(fā)熱并振動(dòng)及退磁材料的安裝等方面問(wèn)題，使體積大而重的電磁線圈松動(dòng)并傾斜，使得經(jīng)退磁機(jī)退磁后的軸承殘磁消除不凈，始終殘留0.1mT左右。

經(jīng)過(guò)分析各方面的原因，發(fā)現(xiàn)退磁機(jī)內(nèi)退磁器位置偏離原位而傾斜10°左右的角度，并且使退磁器下安裝板變形，使其磁場(chǎng)磁通量角度的變化引起霍爾電勢(shì)的變化，發(fā)生軸承存在殘磁的現(xiàn)象。通過(guò)重新安裝固定好退磁器并加厚固定板后，消除了軸承產(chǎn)品在退磁后留有殘磁的現(xiàn)象。

（2）平板式退磁機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以很方便地根據(jù)加工軸承零件的退磁效果來(lái)選擇退磁機(jī)的大小，防止加工后的軸承零件殘磁退不干凈的現(xiàn)象發(fā)生。缺點(diǎn)是使用獨(dú)立電源，安放位置應(yīng)安全穩(wěn)定可靠。注意事項(xiàng)是選擇合適的地點(diǎn)，注意用電安全，防止發(fā)生電氣事故。

（3）落地平臺(tái)式退磁機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是大批量的對(duì)軸承及零件進(jìn)行退磁，速度快，退磁清洗同時(shí)進(jìn)行。缺點(diǎn)是退磁不干凈，并且需要適當(dāng)?shù)目臻g位置。注意事項(xiàng)是選擇好安裝條件及位置，退磁不干凈的軸承及零件應(yīng)挑選出來(lái)重新退磁，直到退干凈殘磁為止。

（4）龍門(mén)通過(guò)式退磁機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是退磁效果好，很少有殘磁現(xiàn)象發(fā)生。缺點(diǎn)是耗電量大并且占用較大的空間。注意事項(xiàng)是需專人看守管理，并保障安全。不退磁時(shí)及時(shí)關(guān)閉電源，防止能源的浪費(fèi)。

（5）手持便攜式退磁機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是靈活方便，簡(jiǎn)單適用，安全可靠。缺點(diǎn)是退磁只適用于固定規(guī)格尺寸的軸承及零件。注意事項(xiàng)是選擇適合的產(chǎn)品消磁。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析軸承產(chǎn)品從材料到生產(chǎn)加工、檢測(cè)、裝配、清洗、涂油、存放過(guò)程中可能存在磁污染及相關(guān)的解決措施，消除殘磁的影響，提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量。

[1] 劉興民.關(guān)于退磁方法的討論[J].宇航計(jì)測(cè)技,2002,22（5）：12～15.

[2] 王紅軍.滾動(dòng)軸承測(cè)試技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3] 李立群.磁路及鐵芯線圈教學(xué)輔導(dǎo)[J].當(dāng)代電大【理工】,1995,（1）：32～37.