軸承滾子磁痕探傷分析

班 君， 劉秀蓮，羅 燕

軸承滾子磁痕探傷分析

班 君1， 劉秀蓮2，羅 燕1

（1. 中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱150025；2. 中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 工程技術(shù)部，黑龍江 哈爾濱150025）

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用磁粉探傷的方法對(duì)滾子的表面缺陷進(jìn)行檢查，并采用金相法分析，從宏觀和微觀兩方面確定磁痕產(chǎn)生的原因。結(jié)果顯示，帶狀碳化物超標(biāo)是引起磁粉堆積形成磁痕的原因。

軸承；圓柱滾子;帶狀碳化物；磁痕顯示

1 前言

軸承是各類(lèi)機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)零件，是支承軸旋轉(zhuǎn)的零件，同時(shí)承受軸上旋轉(zhuǎn)的零件重量，因此，要嚴(yán)格按照工藝規(guī)程生產(chǎn)，將缺陷控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。軸承零件在加工過(guò)程中不可避免出現(xiàn)缺陷，要快速準(zhǔn)確地挑出缺陷，保證零件質(zhì)量。一般在零件終磨后，采用無(wú)損檢測(cè)的方法即磁粉探傷法，對(duì)軸承零件進(jìn)行100%探傷檢查，以保證軸承零件的質(zhì)量。磁粉探傷是軸承零件加工過(guò)程中控制產(chǎn)品質(zhì)量的一種檢測(cè)手段，是利用磁粉檢測(cè)已磁化的鐵磁性零件，若表面層存在缺陷，則產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，通過(guò)磁痕顯示出來(lái)，從而檢測(cè)出零件表面及近表面缺陷。磁粉探傷是檢查鐵磁性材料中的非金屬夾雜物、白點(diǎn)、疏松、裂紋等缺陷的常用檢測(cè)手段，但不能定量分析這些缺陷的位置和形狀，如缺陷的寬度、深度及其埋藏深度等，也就是說(shuō)，用肉眼觀察缺陷表面的磁痕顯示只能確定缺陷存面的位置及形狀，不能提供缺陷尺寸。若需定量分析這些缺陷的位置和形狀，通常采用金相法。

軸承零件常見(jiàn)的缺陷可分為兩類(lèi)，第一類(lèi)為材料缺陷，第二類(lèi)為加工缺陷。原材料最常見(jiàn)缺陷是裂紋、折疊等，而加工缺陷，因軸承零件需多道工序加工，通常是由鍛造、沖壓、車(chē)削、熱處理以及磨削等工序完成，因此加工類(lèi)缺陷較多，常見(jiàn)的加工缺陷有鍛造缺陷、熱處理缺陷、磨削裂紋等，不同的缺陷磁痕顯示的形狀、位置各不相同。

2 滾子工作面磁痕顯示原因分析

2.1宏觀分析

采用體視顯微鏡37081觀察，發(fā)現(xiàn)滾子工作表面存在一條軸向線形磁痕，磁粉附著輪廓較清晰，并與材料的軋制方向一致，其形貌見(jiàn)圖1。對(duì)其磁痕部位磨拋，經(jīng)過(guò)4%硝酸酒精浸蝕后觀察，磁痕部位出現(xiàn)兩條灰白色軸向條紋，對(duì)其放大觀察未見(jiàn)裂紋缺陷，形貌見(jiàn)圖 2。

2.2組織分析

儀器采用金相顯微鏡Axiovert200MA，放大觀察滾子工作面磁痕位置灰白色軸向條紋，確定為沿軋制方向分布的帶狀碳化物，其形貌見(jiàn)圖3、圖4；將滾子軸向取樣，磨拋觀察滾子心部帶狀碳化物，級(jí)別為3級(jí)（標(biāo)準(zhǔn)值：≤2級(jí)），形貌見(jiàn)圖 5、圖 6；垂直磁痕經(jīng)過(guò)磨拋，觀察滾子的橫截面，未發(fā)現(xiàn)磁痕顯示部位存在裂紋缺陷；滾子的淬回火組織為3級(jí)（標(biāo)準(zhǔn)值：1級(jí)～5級(jí)）。

2.3硬度檢測(cè)

儀器采用洛氏硬度計(jì)HR-150，檢測(cè)滾子端面硬度，實(shí)測(cè)值59.0、59.5、59.5 HRC（標(biāo)準(zhǔn)值：58.0～63.0HRC）。

圖1 滾子工作面軸向磁痕形貌，5×

圖2 磁痕部位浸蝕后灰白色條紋形貌

圖3 滾子工作面帶狀碳化物

圖4 由3圖放大的帶狀碳化物

圖5 滾子心部帶狀碳化物

圖6 滾子心部帶狀碳化物形貌

2.4鋼種鑒別

經(jīng)WKX-5看譜鏡分析，滾子鋼種符合GCr15鋼標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)果分析

該滾子為棒料車(chē)制成形，未經(jīng)鍛造處理。宏觀分析發(fā)現(xiàn)，滾子工作面磁痕顯示為軸向線形，并與鋼材的軋制方向一致。放大觀察，未見(jiàn)裂紋等其它缺陷。微觀分析發(fā)現(xiàn)，磁痕顯示位置為沿軋制方向分布的帶狀碳化物?？v向取樣觀察滾子的心部組織，其帶狀碳化物超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。帶狀碳化物引起軸承滾子材料中化學(xué)成分不均勻，形成偏析現(xiàn)象，破壞了金屬的連續(xù)性，導(dǎo)致滾子探傷檢查時(shí)，在工作面成分偏析嚴(yán)重位置產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，引起磁粉堆積形成磁痕。對(duì)軸承零件來(lái)說(shuō)，表面存在缺陷的軸承零件是不允許使用的，因此該批帶狀碳化物超標(biāo)的滾子應(yīng)做報(bào)廢處理，以免影響軸承的使用壽命。

4 結(jié)論

滾子的熱處理質(zhì)量符合JB/T1255標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而帶狀碳化物不符合JB/T18254標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。滾子工作表面的軸向磁痕是由帶狀碳化物引起的。

［1］JB/T 1255-2001，高碳鉻軸承鋼滾動(dòng)軸承零件， 熱處理技術(shù)條件 7-8［S］.

［2］全國(guó)滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 （上）——高碳鉻軸承鋼［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.13-14.

［3］ 全國(guó)滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 (下)—— 鐵路機(jī)車(chē)輛滾動(dòng)軸承零件裂紋檢驗(yàn)［S］. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004. 605-607.

［4］JB/T10338-2002， 滾動(dòng)軸承零件磁粉探傷規(guī)范613-614［S］.

［5］屠海令，于勇.金屬材料理化檢測(cè)全書(shū)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.245-249.

（編輯：林小江）

圖2 進(jìn)給部分導(dǎo)軌安裝示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)3MZ136球軸承內(nèi)溝磨床進(jìn)給部分的改造，加入了滾柱交叉導(dǎo)軌副，比原結(jié)構(gòu)靜壓導(dǎo)軌穩(wěn)定性好，能實(shí)現(xiàn)高剛性、高負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，使機(jī)床進(jìn)給更加平穩(wěn)，摩擦小，不容易磨損，容易維護(hù)。通過(guò)采用伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠橫向進(jìn)給方式，使用聯(lián)軸器進(jìn)行傳動(dòng)，橫向進(jìn)給更加平穩(wěn)。通過(guò)電器程序控制伺服電機(jī)，橫向進(jìn)給精度提高，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的進(jìn)給和后退，使軸承套圈加工精度準(zhǔn)確，同時(shí)也增大了橫向進(jìn)給的行程。改造前該機(jī)床只能加工單溝軸承套圈，而增大了橫向進(jìn)給行程后，可以加工雙溝和多溝軸承的套圈，從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。降低了采購(gòu)新設(shè)備的成本，擴(kuò)大了機(jī)床的用途。

（編輯：王立新）

Analysis for magnetic trace inspection of bearing roller

Ban Jun1, Liu Xiulian2, Luo Yan1
(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)

According to the national standard, the method of magnetic particle inspection is used to inspect the roller surface defect, and the metallography analysis is used to determine the causes of the magnetic marks from the macro and micro two aspects. The results showed that the banded carbide exceeding the standard is the cause of magnetic particle accumulati on to the formation of the magnetic marks.

bearing; cylindrical roller; banded carbide; magnetic marks show

TH878+.3

B

1672-4852（2015）01-0041-03

2015-03-11.

班 君（1963 -），女，高級(jí)工程師.