軸承套圈磨削燒傷及檢測(cè)技術(shù)

1、磨削燒傷的定義

磨削時(shí)，由于磨削區(qū)域的瞬時(shí)高溫( 一般為900～1500℃ )到相變溫度以上時(shí)，導(dǎo)致零件表層金相組織發(fā)生變化(大多表面的某些部分出現(xiàn)氧化變色)，使表層金屬?gòu)?qiáng)度和硬度降低，并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磨削燒傷。

2、磨削燒傷機(jī)理

當(dāng)磨削表面產(chǎn)生高溫時(shí)，如果散熱條件不好，很容易在工件表面(幾十到幾百μm)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致 裂紋的產(chǎn)生。軸 承套圈磨削燒傷的種類(lèi)如下：

磨削熱使零件溫度達(dá)到退火溫度，表層材料體積減小，形成較大的拉應(yīng)力，磨削表面的最大應(yīng)力將達(dá)到約400 N/mm²，通常金相組織、硬度無(wú)變化，也不會(huì)出現(xiàn)裂紋。

當(dāng)磨削溫度升高到材料的回火溫度，將能夠從金相上明顯的看出回火區(qū)域，工件的硬度出現(xiàn)梯度分布。

磨削熱的積累使加工工件的溫度達(dá)到了材料的淬火溫度，此時(shí)從金相上可以明顯的觀察到亮白色的淬火區(qū)域，同時(shí)磨削層表面的應(yīng)力狀態(tài)最大可以達(dá)到約800 N/mm²。

當(dāng)磨削熱持續(xù)積累，材料表面的拉應(yīng)力持續(xù)升高，當(dāng)材料表面的張應(yīng)力超過(guò)材料承受能力，則產(chǎn)生裂紋。裂紋在金相顯微鏡下可以清晰看到，有時(shí)肉眼都可觀察到。在這種情況下應(yīng)力值可達(dá)到約1 200 N/mm²。

3、  磨削燒傷的分級(jí)分類(lèi)

磨削燒傷有多種不同的分類(lèi)方法。根據(jù)燒傷外觀不同，可分為全面燒傷(整個(gè)表面被燒傷)、斑狀燒傷 (表面上出現(xiàn)分散的燒傷斑點(diǎn))、均勻線條狀燒傷、周期線條狀燒傷；按表層顯微組織的變化可分為回火燒傷、淬回火燒傷；還可根據(jù)燒傷深度分為淺燒傷(燒傷層< 0.05mm)、中等燒傷(燒傷層0.005 ~0.01mm)、深度燒傷(燒傷層厚度> 0.01mm)。

4、  磨削燒傷檢測(cè)手段

觀色法。根據(jù)零件表面燒傷后所呈現(xiàn)的顏色來(lái)判別燒傷程度，理論上，燒傷顏色（氧化膜顏色)能夠反 映鋼材表面磨削受熱影響的程度，從燒傷由輕到重排列依次為:淺黃色、褐色、淺藍(lán)色（青色）、藍(lán)黑色。但實(shí)際上，受個(gè)人主管判斷和其他因素（潤(rùn)滑劑等）的影響，該方法可以作為輔助檢測(cè)判斷。

酸洗法。軸承磨削加工領(lǐng)域較為普遍的檢測(cè)手段。檢測(cè)方法的原理是:基于鋼硬化后，各個(gè)不同的微觀結(jié)構(gòu)再經(jīng)腐蝕，其外觀表象不同，主要過(guò)程包括預(yù)處理(清洗)、腐蝕、沖洗、中和、干燥，再處理及結(jié)果評(píng)估。酸洗法能準(zhǔn)確檢測(cè)燒傷，但其是破壞性檢測(cè)，檢測(cè)效率較低，且形成的廢酸回收處理也是難題。

磁粉探傷法

磁粉探傷檢測(cè)是一種無(wú)損檢測(cè)方法，主要用來(lái)檢測(cè)工件表面是否存在裂紋。檢測(cè)時(shí)，被檢工件必須先被磁化，然后將帶有鐵粉并含有色素的懸浮溶液澆注在被測(cè)工件表面。如有裂紋存在，由于在裂紋處的漏磁場(chǎng)存在，一定濃度的鐵粉會(huì)填充到開(kāi)口的裂紋中去，于是裂紋便可以在熒光燈下被看到。GB/T 21606 《滾動(dòng)軸承 無(wú)損檢測(cè) 磁粉檢測(cè)》給出了詳細(xì)的檢測(cè)設(shè)備與器材、檢測(cè)程序等。但是磁粉探傷無(wú)法驗(yàn)證磨削表面是否存在內(nèi)應(yīng)力，是否被回火、淬火等。

渦流探傷

磁粉探傷檢測(cè)也是一種無(wú)損檢測(cè)方法，是基于金屬微觀結(jié)構(gòu)的變化所引起的傳導(dǎo)率變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)軸承套圈表面或近表面出現(xiàn)缺陷時(shí)，將影響到渦流的強(qiáng)度和分布，渦流的變化又引起檢測(cè)線圈電壓和阻抗的變化，根據(jù)這一變化，間接判斷缺陷的存在，檢測(cè)原理如下。

殘余應(yīng)力法

殘余應(yīng)力測(cè)定法是通過(guò)測(cè)定磨削后零件表面層殘余應(yīng)力的變化來(lái)確定磨削燒傷級(jí)別的方法。測(cè)定殘余應(yīng)力的方法有很多，但在工程上應(yīng)用最普遍、精度較高的方法是X射線衍射應(yīng)力分析技術(shù)，該技術(shù)已被國(guó)際認(rèn)可且具有國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確保測(cè)定的精度，其測(cè)定設(shè)備和配套儀器也比較完善。理論上講殘余應(yīng)力測(cè)定法可以較全面地反映零件磨削燒傷的情況，但該方法使用起來(lái)較為復(fù)雜，應(yīng)用上也具有一定的局限性。

磁彈法

磁彈法，又稱(chēng)為Barkhausen噪音檢測(cè)法( Barkhansen Noise Method)。也是一種無(wú)損檢測(cè)方法。其檢測(cè)原理是:任何鐵磁性材料都是由一個(gè)個(gè)類(lèi)似于獨(dú)立的條形磁鐵的小的磁性區(qū)域組成的，這些區(qū)域被稱(chēng)作磁疇；每個(gè)磁疇之間都會(huì)被稱(chēng)為疇壁的邊界區(qū)區(qū)分開(kāi)。而外加的磁場(chǎng)會(huì)引起這些疇壁的前后運(yùn)動(dòng)；當(dāng)疇壁運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電脈沖被疊加到一起時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一種類(lèi)似噪音的信號(hào)，這就是Barkhausen噪音。如果零件表面存在磨削燒傷，將會(huì)依據(jù)噪音的異常而被檢測(cè)出來(lái)。磁彈法檢測(cè)還沒(méi)有相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，這種檢測(cè)方式可能影響零件表面的應(yīng)力狀態(tài)，而且需要裂紋的周?chē)嬖诨鼗鸹蛘叽慊饏^(qū)域時(shí)，才可以被檢測(cè)出。還有待進(jìn)一步的研究和應(yīng)用，雖然也有相關(guān)的檢測(cè)儀器，但需要結(jié)合具體產(chǎn)品的實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)。

除此之外，還有超聲檢測(cè)、滲透檢測(cè)、工業(yè)CT掃描檢測(cè)等手段，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的檢測(cè)手段。

     軸研所公眾號(hào)                            軸承雜志社公眾號(hào)