铁路轴承滚子残磁的退磁技术

2015-07-26王建民杨俊涛

轴承 2015年6期

王建民，杨俊涛

（洛阳LYC轴承有限公司装备制造公司，河南洛阳 471039）

在轴承生产中，残磁是一项重要指标。因为轴承加工和使用过程中，残磁会吸附磁性物质，加快轴承的磨损和破坏，影响轴承的精度和使用寿命。为适应铁路现代化进程，满足铁路货车提速、重载及货车装备现代化对轮轴的发展要求，对铁路轴承工作性能的要求越来越高，对轴承的残磁要求也越来越严格，依据有关规定，铁路轴承残磁应小于0.3 mT。

1 残磁产生原因和危害

轴承滚子产生的残磁主要归因于滚子加工特点，滚子磨端面时需吸附在磁盘上加工，由于受自身端面面积的影响，需要有较强的磁场才能将滚子紧紧地吸附在磁盘上，满足滚子磨削加工的工艺要求；滚子的磁粉探伤也是在很强的磁场中进行，会造成滚子的残磁较大。滚子在粗、细磨加工结束后残磁过大，会吸附微小金属颗粒，影响滚子在下一工序磨削时的定位；同时也会使检测值产生偏差和影响磨削后滚子的几何精度。成品滚子残磁过大，影响轴承装配精度，进而影响轴承质量和寿命。

1.1 滚子加工工序间退磁

滚子的加工工艺流程为：冲压→粗磨→软磨→热处理→粗磨端面→退磁→粗磨外径面→细磨端面→退磁→细磨外径面→磁粉探伤→退磁→超精→退磁→成品检查残磁、外观和硬度→入库。

整个滚子工艺流程共进行了4次退磁。第1次退磁是为了满足外径面粗加工的工序需求，如果残磁过大，可能影响外径面加工时滚子的定位精度，从而影响滚子的加工精度，一般残磁应控制在0.5 mT以下。第2次端面细磨后退磁是为了保证滚子外径面细磨加工时的定位精度，如果残磁过大，可能影响滚子的加工精度和成品的几何尺寸，一般应控制残磁在0.5 mT以下。第3次为磁粉探伤后退磁，用来消除强磁场探伤留下的残磁，一般应控制残磁在0.4 mT以下，否则可能影响超精后外径面表面粗糙度、形位公差等。最后一次为超精后退磁，其直接关系到成品滚子的残磁量（又称为点状残磁，是指残磁较小时在工件表面成小点状分布，且多出现在尖角处），必须满足残磁小于0.3 mT的要求。

1.2 退磁机

退磁机性能直接影响退磁质量。20世纪80年代中期，普遍采用螺旋管线圈（低电压大电流）退磁机和龙门式9-120退磁机进行滚子退磁。以353130B型滚子为例，其大端直径为22.213 mm，小端直径为20.555 mm，长度为50.059 mm。

（1）端面粗、细磨2次退磁，均采用螺旋管线圈退磁机，由于滚子通过线圈的速度和空间形态不能有效控制，以及退磁机自身设计理念的问题，退磁后不能满足残磁小于0.5 mT的质量要求，部分滚子端面边沿残磁较大，退磁效果见表1（每组300粒滚子，随机抽样，下同）。

表1 螺旋管线圈退磁机退磁效果 mT

（2）磁粉探伤后采用9-120退磁机退磁。整个退磁过程的交变磁场较强，磁场强度变化为：弱→强→弱→强→更弱。工件随意放在传送带上均匀通过，退磁后残磁超过0.4 mT的达到24%。

（3）超精后成品滚子退磁仍采用9-120退磁机，退磁效果见表2。由表可知，滚子残磁超过0.3 mT的达到37%，且多次退磁的效果不明显，不能满足对滚子残磁的技术要求。

表2 9-120退磁机退磁效果 mT

2 改进措施

滚子退磁处理应具备2个条件：一是磁极交迭，二是磁场强度的衰减。退磁机对滚子残磁的退磁效果不仅与其结构形式、功率大小有关，而且与退磁磁场强度的梯度分布是否合理、工件的通过方式、速度等有很大的关系。改进前滚子残磁主要分布在端面边沿，分析退磁工作原理，认为可以对退磁机进一步优化。

（1）针对螺旋管线圈退磁机存在的问题，改用TCTB-120C退磁机，其由带铁芯双线圈和传送机构组成，退磁功率为6 kW。滚子端面磨削后通过传送带均匀经过退磁机，退磁磁场强度变化为：弱→强→弱→强→弱，反复交替变化。改进使用TCTB-120C退磁机后退磁效果见表3，基本达到残磁技术标准。

表3 TCTB-120C退磁机退磁效果 mT

（2）滚子磁粉探伤后仍采用9-120退磁机退磁，经过对退磁原理的分析，将传送带通道由原来的宽300 mm改为250 mm，与铁芯同宽，滚子装盒垂直放在传送带上通过，退磁后滚子残磁超0.4 mT的降低至2%，基本满足要求。由于滚子装盒，减少了磕碰，可以提高产品质量。

（3）超精后成品滚子退磁采用9-120退磁机，改进前滚子残磁不合格率较高，考虑到可能是磁场强度空间分布问题引起。因此，改进后将退磁机传送带两边加装2个带铁芯的横向线圈，工件在空间上下、左右、前后3个方向均有交变磁场，使滚子能够全方位退磁，磁感应强度大，退磁磁场强度的梯度分布和磁力线空间分布更加合理。改进后退磁机结构如图1所示，退磁过程为：滚子放置在盒子中，传送带带动滚子进入退磁通道，先经过纵向线圈对滚子轴向退磁，再经过横向线圈对滚子径向的一个方向退磁，最后经过空心大、小线圈对径向另一个方向退磁。滚子退磁效果见表4，合格率达到99.7%以上。