磁弹仪检查高温轴承钢套圈磨削烧伤的规范和评价标准

罗 燕，班 君，刘秀莲

磁弹仪检查高温轴承钢套圈磨削烧伤的规范和评价标准

罗 燕1，班 君1，刘秀莲2

（1.中航工业哈尔滨轴承有限公司 研发中心，黑龙江 哈尔滨 150025；2.中航工业哈尔滨轴承有限公司 工程技术部，黑龙江 哈尔滨 150025）

在介绍磁弹仪的工作原理和信号判别方法的基础上，通过对磁弹仪检测高温轴承钢套圈磨削烧伤试验数据的分析，并用酸洗法和金相法加以验证，制定了磁弹仪检测的规范和评价标准。

高温轴承钢套圈；磨削烧伤；磁弹仪；磁化参数；评价标准

1 前言

高温轴承钢套圈的磨削加工技术要求很高。由于其材料的特殊性，磨削过程中极易产生磨削烧伤。因此，高温钢轴承套圈的磨削烧伤检查是非常重要的。一般采用酸蚀检查，通过观察颜色变化的方法区分和控制烧伤的工件，但目视检测大量工件时难免会疲劳。另外，如果酸溶液浓度的变化控制不好，极易产生漏检，这就为酸洗检查的可靠性埋下隐患，一旦带有烧伤的轴承装机使用，其后果不堪设想。用磁弹仪对套圈的烧伤检查是无损的检测方法，根据波形曲线的高低和变化判断产品缺陷，检测的可靠性强。通过大量的试验，结合酸蚀检查和金相检查，制定磁弹仪检查的标准和规范。

2 磁弹仪的工作原理及信号判别

磁弹仪检查磨削烧伤的原理依据巴克豪森噪声（Barkhansen Noise Method)理论。

巴克豪森噪声：将一导体线圈置于工件表面，并对工件施加一交变磁场，则材料畴壁的不可逆跳跃将在线圈内感应一系列电压脉冲信号，放大后通过扩音器听到噪声，这种磁噪声称为巴克豪森噪声。

当工件产生磨削烧伤时，材料内部的微观组织发生变化必将对材料的磁化过程产生影响，从而影响巴克豪森噪声强度。因此，可以通过测量巴克豪森噪声强度的变化来评价材料的缺陷。

影响巴克豪森强度有两个重要的材料特性，一个是弹性应力的存在与分布，另一个是与硬度有关的金属显微组织。

磨削烧伤的物理表象主要是因金相组织结构的变化而产生的二次淬回火层引起的硬度变化，以及在表面出现残余应力（拉应力）。对于硬度较高的区域产生较低强度的巴克豪森信号，硬度较低的区域产生较高强度的巴克豪森信号，如图1a所示；同时巴克豪森信号会随着拉应力增大而增大，随压应力增大而减弱，如图 1b所示。

缺陷的判别。用磁弹仪测量轴承套圈表面时，可沿着套圈表面每个点测出巴克豪森噪声水平。当套圈有缺陷时会显现出较强的峰形，或出现信号量级较高的等高线。

图1 BN（巴克豪森噪音） 法对磨削烧伤后硬度及残余应力变化的反映

3 试验与分析

仪器使用芬兰生产的磁弹仪Rollscan200，如图 2所示。

图2 磁弹仪Rollscan200

3.1磁化参数MAGN的设置

在零件被检测时，使用磁弹仪Rollscan200测量MP值。MP值是仪器测得的信号幅度（或磁弹性参数），称为磁弹值（Magnetoelastic Parameter）。仪器的磁化场是可以调节的，测试时需要合适的磁化场，磁场过强，零件表面和激励线圈达到过饱和将导致测量灵敏度降低，磁场弱，不能获得足够的信号。因此，需要通过改变外加磁场强度的大小，即调节磁化变压器的电压值MAGN，以找出该材料或零件的最佳磁化值。

近磁饱和操作方法的确定。将工件检测部位放入测头位置，通过改变磁化变压器磁化参数MAGN，从0开始以5为单位步长逐步增加MAGN，观察Rollscan200的读数MP值。当磁化电压增大，MP值不再随着电压的增大而增大时，即达到磁饱和状态。选取比磁饱和状态略低一档的磁化电压（例如磁化电压为50V时达到饱和，可选磁化电压为45V），作为磁化参数对工件进行磁化。

3.2数据分析

用不同规格的高温钢轴承套圈，通过不同的进刀量及进刀速度有意制成轻微烧伤或烧伤工件，用磁弹仪进行烧伤检测。通过磁弹仪MP值最大值、最小值、最大值/最小值分类统计，并用酸洗及金相法加以验证，表1就是其中一例。

表1 磁弹仪、热酸洗、金相三种方法检测轴承套圈的烧伤情况

根据数据分析：磁弹值MP最大值在80以上，或者最大值/最小值在1.2以上的工件，有烧伤的可能性，这是经过大量的磁弹仪试验，再经酸蚀法、金相法得到进一步验证的结论。

4 结论

根据大量的检测数据分析并通过酸蚀法和金相法验证，得出以下结论。

（1）当检测波形波动大于1.2，且具有重复性时，此工件被判定为不合格。

（2）当磁弹值MP最大值超过80时，此工件被判定为不合格。

补充说明：当（1）、（2）中有一条不合格时，此工件即被判定为不合格。

（编辑：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.

罗 燕（1965 -），女，高级工程师.