羅 燕，班 君，劉秀蓮

磁彈儀檢查高溫軸承鋼套圈磨削燒傷的規(guī)范和評價標(biāo)準(zhǔn)

羅 燕1，班 君1，劉秀蓮2

（1.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150025；2.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 工程技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱 150025）

在介紹磁彈儀的工作原理和信號判別方法的基礎(chǔ)上，通過對磁彈儀檢測高溫軸承鋼套圈磨削燒傷試驗數(shù)據(jù)的分析，并用酸洗法和金相法加以驗證，制定了磁彈儀檢測的規(guī)范和評價標(biāo)準(zhǔn)。

高溫軸承鋼套圈；磨削燒傷；磁彈儀；磁化參數(shù)；評價標(biāo)準(zhǔn)

1 前言

高溫軸承鋼套圈的磨削加工技術(shù)要求很高。由于其材料的特殊性，磨削過程中極易產(chǎn)生磨削燒傷。因此，高溫鋼軸承套圈的磨削燒傷檢查是非常重要的。一般采用酸蝕檢查，通過觀察顏色變化的方法區(qū)分和控制燒傷的工件，但目視檢測大量工件時難免會疲勞。另外，如果酸溶液濃度的變化控制不好，極易產(chǎn)生漏檢，這就為酸洗檢查的可靠性埋下隱患，一旦帶有燒傷的軸承裝機使用，其后果不堪設(shè)想。用磁彈儀對套圈的燒傷檢查是無損的檢測方法，根據(jù)波形曲線的高低和變化判斷產(chǎn)品缺陷，檢測的可靠性強。通過大量的試驗，結(jié)合酸蝕檢查和金相檢查，制定磁彈儀檢查的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

2 磁彈儀的工作原理及信號判別

磁彈儀檢查磨削燒傷的原理依據(jù)巴克豪森噪聲（Barkhansen Noise Method)理論。

巴克豪森噪聲：將一導(dǎo)體線圈置于工件表面，并對工件施加一交變磁場，則材料疇壁的不可逆跳躍將在線圈內(nèi)感應(yīng)一系列電壓脈沖信號，放大后通過擴音器聽到噪聲，這種磁噪聲稱為巴克豪森噪聲。

當(dāng)工件產(chǎn)生磨削燒傷時，材料內(nèi)部的微觀組織發(fā)生變化必將對材料的磁化過程產(chǎn)生影響，從而影響巴克豪森噪聲強度。因此，可以通過測量巴克豪森噪聲強度的變化來評價材料的缺陷。

影響巴克豪森強度有兩個重要的材料特性，一個是彈性應(yīng)力的存在與分布，另一個是與硬度有關(guān)的金屬顯微組織。

磨削燒傷的物理表象主要是因金相組織結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生的二次淬回火層引起的硬度變化，以及在表面出現(xiàn)殘余應(yīng)力（拉應(yīng)力）。對于硬度較高的區(qū)域產(chǎn)生較低強度的巴克豪森信號，硬度較低的區(qū)域產(chǎn)生較高強度的巴克豪森信號，如圖1a所示；同時巴克豪森信號會隨著拉應(yīng)力增大而增大，隨壓應(yīng)力增大而減弱，如圖 1b所示。

缺陷的判別。用磁彈儀測量軸承套圈表面時，可沿著套圈表面每個點測出巴克豪森噪聲水平。當(dāng)套圈有缺陷時會顯現(xiàn)出較強的峰形，或出現(xiàn)信號量級較高的等高線。

圖1 BN（巴克豪森噪音） 法對磨削燒傷后硬度及殘余應(yīng)力變化的反映

3 試驗與分析

儀器使用芬蘭生產(chǎn)的磁彈儀Rollscan200，如圖 2所示。

圖2 磁彈儀Rollscan200

3.1磁化參數(shù)MAGN的設(shè)置

在零件被檢測時，使用磁彈儀Rollscan200測量MP值。MP值是儀器測得的信號幅度（或磁彈性參數(shù)），稱為磁彈值（Magnetoelastic Parameter）。儀器的磁化場是可以調(diào)節(jié)的，測試時需要合適的磁化場，磁場過強，零件表面和激勵線圈達到過飽和將導(dǎo)致測量靈敏度降低，磁場弱，不能獲得足夠的信號。因此，需要通過改變外加磁場強度的大小，即調(diào)節(jié)磁化變壓器的電壓值MAGN，以找出該材料或零件的最佳磁化值。

近磁飽和操作方法的確定。將工件檢測部位放入測頭位置，通過改變磁化變壓器磁化參數(shù)MAGN，從0開始以5為單位步長逐步增加MAGN，觀察Rollscan200的讀數(shù)MP值。當(dāng)磁化電壓增大，MP值不再隨著電壓的增大而增大時，即達到磁飽和狀態(tài)。選取比磁飽和狀態(tài)略低一檔的磁化電壓（例如磁化電壓為50V時達到飽和，可選磁化電壓為45V），作為磁化參數(shù)對工件進行磁化。

3.2數(shù)據(jù)分析

用不同規(guī)格的高溫鋼軸承套圈，通過不同的進刀量及進刀速度有意制成輕微燒傷或燒傷工件，用磁彈儀進行燒傷檢測。通過磁彈儀MP值最大值、最小值、最大值/最小值分類統(tǒng)計，并用酸洗及金相法加以驗證，表1就是其中一例。

表1 磁彈儀、熱酸洗、金相三種方法檢測軸承套圈的燒傷情況

根據(jù)數(shù)據(jù)分析：磁彈值MP最大值在80以上，或者最大值/最小值在1.2以上的工件，有燒傷的可能性，這是經(jīng)過大量的磁彈儀試驗，再經(jīng)酸蝕法、金相法得到進一步驗證的結(jié)論。

4 結(jié)論

根據(jù)大量的檢測數(shù)據(jù)分析并通過酸蝕法和金相法驗證，得出以下結(jié)論。

（1）當(dāng)檢測波形波動大于1.2，且具有重復(fù)性時，此工件被判定為不合格。

（2）當(dāng)磁彈值MP最大值超過80時，此工件被判定為不合格。

補充說明：當(dāng)（1）、（2）中有一條不合格時，此工件即被判定為不合格。

（編輯：林小江）

Standard and evaluation criterion to test grinding burn of high-temperature bearing steel ring in magneto-elastic apparatus

Luo Yan1, Ban Jun1, Liu Xiulian2
(1. Bearing R ＆ D Center , AVIC Harbin Bearing Co., Ltd., Harbin 150025, China；2. Engineering Technology Department , AVIC Harbin Bearing Co., Ltd.,Harbin 150025, China)

On the basis of introducing the working principle of magneto-elastic apparatus and signal discrimination, through the analysis of the test data from detecting grinding burn of high temperature bearing steel ring by magneto-elastic apparatus,and verifying by the acid washing and metallographic analysis so as to formulate the magneto-elastic apparatus test specifcations and evaluation criterion.

ring of high-temperature bearing steel; grinding burn; magneto-elastic apparatus;magnetic parameters; evaluation criterion

TH 878+.3

B

1672-4852（2015）01-0039-02

2015-03-11.

羅 燕（1965 -），女，高級工程師.