磁彈儀檢查高溫軸承鋼套圈磨削燒傷的規范和評價標準

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范和評價標準

羅 燕1，班 君1，劉秀蓮2

（1.中航工業哈爾濱軸承有限公司 研發中心，黑龍江 哈爾濱 150025；2.中航工業哈爾濱軸承有限公司 工程技術部，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上，通過對磁彈儀檢測高溫軸承鋼套圈磨削燒傷試驗數據的分析，并用酸洗法和金相法加以驗證，制定了磁彈儀檢測的規范和評價標準。

高溫軸承鋼套圈；磨削燒傷；磁彈儀；磁化參數；評價標準

1 前言

高溫軸承鋼套圈的磨削加工技術要求很高。由于其材料的特殊性，磨削過程中極易產生磨削燒傷。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，其后果不堪設想。用磁彈儀對套圈的燒傷檢查是無損的檢測方法，根據波形曲線的高低和變化判斷產品缺陷，檢測的可靠性強。通過大量的試驗，結合酸蝕檢查和金相檢查，制定磁彈儀檢查的標準和規范。

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巴克豪森噪聲（Barkhansen Noise Method)理論。

巴克豪森噪聲：將一導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感應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。

當工件產生磨削燒傷時，材料內部的微觀組織發生變化必將對材料的磁化過程產生影響，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，一個是彈性應力的存在與分布，另一個是與硬度有關的金屬顯微組織。

磨削燒傷的物理表象主要是因金相組織結構的變化而產生的二次淬回火層引起的硬度變化，以及在表面出現殘余應力（拉應力）。對于硬度較高的區域產生較低強度的巴克豪森信號，硬度較低的區域產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力增大而增大，隨壓應力增大而減弱，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。當套圈有缺陷時會顯現出較強的峰形，或出現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力變化的反映

3 試驗與分析

儀器使用芬蘭生產的磁彈儀Rollscan200，如圖 2所示。

圖2 磁彈儀Rollscan200

3.1磁化參數MAGN的設置

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），稱為磁彈值（Magnetoelastic Parameter）。儀器的磁化場是可以調節的，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，即調節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MAGN，從0開始以5為單位步長逐步增加MAGN，觀察Rollscan200的讀數MP值。當磁化電壓增大，MP值不再隨著電壓的增大而增大時，即達到磁飽和狀態。選取比磁飽和狀態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），作為磁化參數對工件進行磁化。

3.2數據分析

用不同規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

根據數據分析：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，這是經過大量的磁彈儀試驗，再經酸蝕法、金相法得到進一步驗證的結論。

4 結論

根據大量的檢測數據分析并通過酸蝕法和金相法驗證，得出以下結論。

（1）當檢測波形波動大于1.2，且具有重復性時，此工件被判定為不合格。

（2）當磁彈值MP最大值超過80時，此工件被判定為不合格。

補充說明：當（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.