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軸承零件磨削燒傷及檢測技術(shù)

發(fā)布時(shí)間:2021-01-28信息來源:瀏覽次數(shù):1608

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),使表層金屬強(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。軸承零件磨削燒傷的種類如下:

1)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、硬度無變化,也不會出現(xiàn)裂紋。

2)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。

3)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

4)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、磨削燒傷的分級分類

磨削燒傷有多種不同的分類方法。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< 0.005mm)、中等燒傷(燒傷層0.005 ~0.01mm)、深度燒傷(燒傷層厚度> 0.01mm)。

4、磨削燒傷檢測手段

觀色法

根據(jù)零件表面燒傷后所呈現(xiàn)的顏色來判別燒傷程度,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)人主觀判斷和其他因素(潤滑劑等)的影響,該方法可以作為輔助檢測判斷。

酸洗法

軸承磨削加工領(lǐng)域較為普遍的檢測手段。檢測方法的原理是: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)果評估。酸洗法能準(zhǔn)確檢測燒傷,但其是破壞性檢測,檢測效率較低,且形成的廢酸回收處理也是難題。

磁粉探傷法

磁粉探傷檢測是一種無損檢測方法,主要用來檢測工件表面是否存在裂紋。檢測時(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工件表面。如有裂紋存在,由于在裂紋處的漏磁場存在,一定濃度的鐵粉會填充到開口的裂紋中去,于是裂紋便可以在熒光燈下被看到。GB/T 21606 《滾動軸承 無損檢測 磁粉檢測》給出了詳細(xì)的檢測設(shè)備與器材、檢測程序等。但是磁粉探傷無法驗(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

磁粉探傷檢測也是一種無損檢測方法,是基于金屬微觀結(jié)構(gòu)的變化所引起的傳導(dǎo)率變化來進(jìn)行檢測。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,檢測原理如下。

渦流探傷原理

殘余應(yīng)力法

殘余應(yīng)力測定法是通過測定磨削后零件表面層殘余應(yīng)力的變化來確定磨削燒傷級別的方法。測定殘余應(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)已被國際認(rèn)可且具有國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)來確保測定的精度,其測定設(shè)備和配套儀器也比較完善。理論上講殘余應(yīng)力測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,又稱為Barkhausen噪音檢測法( Barkhansen Noise Method)。也是一種無損檢測方法。其檢測原理是:任何鐵磁性材料都是由一個(gè)個(gè)類似于獨(dú)立的條形磁鐵的小的磁性區(qū)域組成的,這些區(qū)域被稱作磁疇;每個(gè)磁疇之間都會被稱為疇壁的邊界區(qū)區(qū)分開。而外加的磁場會引起這些疇壁的前后運(yùn)動;當(dāng)疇壁運(yùn)動而產(chǎn)生的電脈沖被疊加到一起時(shí),便會產(chǎn)生一種類似噪音的信號,這就是Barkhausen噪音。如果零件表面存在磨削燒傷,將會依據(jù)噪音的異常而被檢測出來。磁彈法檢測還沒有相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)依據(jù),這種檢測方式可能影響零件表面的應(yīng)力狀態(tài),而且需要裂紋的周圍存在回火或者淬火區(qū)域時(shí),才可以被檢測出。還有待進(jìn)一步的研究和應(yīng)用,雖然也有相關(guān)的檢測儀器,但需要結(jié)合具體產(chǎn)品的實(shí)際情況進(jìn)行檢測。<

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