哈尔滨轴承厂锻压分厂 黑龙江 哈尔滨 150036
摘要：简单分析了轴承零件锻造过烧缺陷的特点，对不具备平行检测面的斜滚道轴承套圈锻造过烧缺陷进行了超声波探伤试验，探索出一种实用、有效的检测方法，解决了生产中的实际问题。
关键词：轴承；锻造过烧；探伤方法
1前言
轴承套圈过烧缺陷是常见的热加工缺陷之一。轴承套圈锻造加工时，如果棒料锻造加热温度过高，保温时间过长，则材料会产生过热，严重时晶界氧化甚至熔化，微观观察不仅表面层金属晶界被氧化开裂呈现尖角，而且金属内部成分偏析较严重的区域，晶界也开始熔化，严重时也会形成尖角状洞穴。过烧棒料在这种缺陷状态下进行锻造加工，受到重锤的锻打、冲孔、碾扩，缺陷处会进一步产生撕裂，形成更大的缺陷。生产实践中，在零件成品外观检查时常发现轴承套圈锻造过烧缺陷，绝大部分出现在倒角端面和内径以及外滚道上。严重的套圈锻造过烧的表面形态如桔子皮，上面分布有细小的裂缝和很厚的氧化皮，锻件检查外观时就能发现。总之，合格品中一旦混入过烧废品，将会对产品质量带来严重的危害，因此必须探索一种高速有效的无损检测方法。
2不同无损检测技术检查锻造过烧的对比
由于锻造过烧的套圈表面有氧化皮覆盖，除严重过烧外，一般不易在锻造工序外观检查时发现。只有在车磨加工后除掉氧化黑皮才能充分暴露出过烧的特征，便于挑拣。但也有一些非常细小的无法肉眼观察到的，需要用不同的无损检测方法进行检查：即外观目视、荧光磁粉、非荧光磁粉、超声波探伤。
2.1外观目视
轴承套圈成品外观检查时发现，在滚道处有可见的麻点状缺陷，用手触摸手感发涩；裸眼观察有的呈现聚集状，有的呈个别点状分布。
2.2磁粉探伤
磁粉检测具有检测成本低、操作便利、反应快速等特点。其局限性在于仅能应用于磁性材料，但无法探知内部缺陷。
2.2.1磁粉探伤原理
铁磁性材料工件被磁化后，在表面和近表面如有不连续性（材料的均质状态即致密性受到破坏）存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置和大小。
2.2.2非荧光磁粉和荧光磁粉探伤的工艺参数磁化方式采用交流电一次性复合磁化连续法探伤。非荧光磁粉和荧光磁粉探伤的周向电流均采用1350A，纵向磁化电流以标准试片上十字圆显示清晰为主，试验为1100AT。荧光磁粉探伤使用紫外灯，非荧光磁粉探伤采用白光灯，为了显示此类缺陷，通过工艺试验选择比较合适的参数调整。
2.2.3荧光磁粉探伤应用效果
采用不同的无损检查方法缺陷检验效果显示了外观没有缺陷的样件，成品滚道表面没有暴露过烧缺陷，从肉眼外观上看没有可见的缺陷特征。
2.2.4应用范围
无论是表面露头的还是没有露头的次表面麻点缺陷均适用于非荧光磁粉探伤进行挑拣缺陷，而荧光磁粉探伤不适合此类表面和次表面麻点缺陷的挑拣。
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2.3超声波探伤
2.3.1超声波探伤原理
超声波检测是指用仪器的电脉冲激发晶片产生的超声波在被检材料和工件中传播，在碰到缺陷时产生反射波，并以超声波检测仪作为显示方式的一种无损检测方法。由于高频机械波在材料中以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗不同的异质界面（如缺陷或被测物件的底面等）就会产生反射。这种反射现象可被用来进行超声波探伤，工业金属探伤中最常用的是脉冲回波探伤法，脉冲回波探伤法就是利用超声波在金属中传播时碰到异质界面时产生反射，然后被仪器接收到的这种现象来实现探伤。传播时反射式超声波探伤仪的脉冲振荡器发出的电脉冲施加在探头压电晶片上，激励探头发射超声波脉冲，通过声耦合介质（如机油或水等）进入材料并在其中传播，遇到缺陷后部分反射波能量沿原途径返回探头，即可测定缺陷的位置和大致尺寸。由于超声波频率高，波长短，由此决定了超声波具有一些重要特性：方向性好，能量高，能在界面上产生反射﹑折射和波形转换，穿透能力强。
2.4磁粉探伤、超声波探伤的优缺点
磁粉探伤的优缺点磁粉探伤有两种：荧光磁粉和非荧光磁粉探伤。荧光磁粉应用于过烧缺陷时该方法具有以下特点：荧光磁粉探伤法具有对比度高、易观察、缺陷显示清晰、灵敏度及识别率高等的优点。因此，采用此法进行探伤可以避免细小缺陷的漏检现象，是检验铁磁材料表面缺陷的一种可靠方法。实践中发现，荧光磁粉探伤与非荧光磁粉探伤相比将更清楚显示，更便于观察细小的表面裂纹缺陷。但是对于呈细小麻点状分布的锻造过烧的产品若采用荧光磁粉探伤显示，由于灵敏度过高整个工件滚道面上的均是荧光磁粉，此类缺陷反而更不易辨认。因此不同的锻造过烧缺陷应选择不同的无损探伤方法。
可以看出非荧光磁粉探伤的磁痕显示非常清晰，呈现密密麻麻的磁痕分布于零件滚道面。两种方法比对的结果不是荧光磁粉技术一定会优于非荧光磁粉探伤，而是荧光磁粉由于灵敏度过高，此类细小过烧产品反而会难以分辨真假磁痕。所以不同的缺陷类型选用不同的无损技术检测才是最佳的选择，对于锻造过烧类型的缺陷采用最佳的检测方法即是非荧光磁粉探伤。
2.4.1超声波探伤的优缺点
在超声波探伤使用双晶探头时注意应保证与滚道面紧密贴合，避免出现错探。其适合于内部有过烧缺陷零件的检测，但与磁粉探伤相比，检测速度较慢，但可以检测出内部有缺陷的零件。
3锻造过烧缺陷失效分析验证
成品零件外观呈现麻点缺陷的有以下几种情况：由于砂轮存在的粗大颗粒导致磨削加工面出现的麻点缺陷；另外存在着氧化性气体加热产生的腐蚀坑及产品酸洗过程中酸洗过度和防锈不符合要求导致的麻点；再就是工件表面及近表面存在着过烧孔洞。基于这种情况必须对此类缺陷进行分析和准确判定。
裸眼观察断口面，一面属于合格的组织断口，另一面呈现断口晶粒粗大，呈石状断口形貌。为进一步显示缺陷断口形貌，采用了扫描电子显微镜观察，断口面上有大量孔洞分布，孔洞多呈不规则多边形，此麻点性质为过烧。
4无损检测技术综合应用
综合上述分析，此类套圈滚道麻点孔洞缺陷失效分析为锻造过烧所致。对于非荧光磁粉探伤显示露头的面积型分布的点状缺陷，当超声探伤缺陷当量值在1.1～2.0ｍｍ时，荧光探伤由于灵敏度过高，因此过烧辨别反而有一定的难度。但非荧光探伤显示的磁痕肉眼观察，有许多的黑麻点露头，在滚道的局部区域分布，外观比较容易辨认。通过放大镜下观察缺陷是否呈尖角状不规则图形，可以很快进行过烧缺陷的判定。
对于锻造过烧形成的麻点状的缺陷，采用非荧光磁粉检验显示轴承套圈过烧缺陷清晰可见，是显示表面和近表面过烧缺陷的最合适最正确的选择。荧光磁粉探伤方法虽然灵敏度高但并不适合检查表面和次表面的麻点状过烧缺陷。针对外观挑拣的合格产品100件选用非荧光磁粉验证，挑出不合格品共1件，针对非荧光磁粉探伤挑出的合格品采用超声探伤进行检测未发现过烧废品。
5结束语
通过以上方法的运用，认为套圈过烧废品的挑拣，采用先非荧光磁粉探伤结合超声探伤是一种最好的选择，既体现了非荧光磁粉探伤的简便快速，通过超声探伤又避免了内部过烧缺陷废品的漏检，保证了过烧废品挑拣的质量。
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论文作者:佟娜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/21
标签：缺陷论文; 荧光论文; 磁粉论文; 麻点论文; 表面论文; 超声波论文; 轴承论文; 《防护工程》2018年第31期论文;