磨削燒傷及其常用檢查方法在機(jī)械類(lèi)產(chǎn)品中，很多重要零部件如軸承、齒輪、曲軸、凸輪軸、活塞銷(xiāo)和萬(wàn)向節(jié)等，在熱處理之后均需經(jīng)過(guò)磨削加工。相比之下，磨削時(shí)單位切削面積上的功率消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它加工方法，所轉(zhuǎn)化熱量的大部分會(huì)進(jìn)入工件表面，因此容易引起加工面金相組織的變化。在工藝參數(shù)、冷卻方法和磨料狀態(tài)選擇不當(dāng)?shù)那闆r下，工件在磨削過(guò)程中極易出現(xiàn)相當(dāng)深的金相組織變化層(即回火層)，并伴隨出現(xiàn)很大的表面殘余應(yīng)力，甚至導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋，這就是所謂的磨削燒傷問(wèn)題。零部件的表面層燒傷將使產(chǎn)品性能和壽命大幅度地下降，甚至根本不能使用，造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。
為此，生產(chǎn)企業(yè)一方面通過(guò)執(zhí)行正確、科學(xué)的工藝規(guī)范，減輕和避免出現(xiàn)磨削燒傷現(xiàn)象；另一方面，加強(qiáng)對(duì)零部件的檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格工件，并判斷正在進(jìn)行的磨削工藝狀況。但長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)工件表面磨削燒傷的檢驗(yàn)，除了最簡(jiǎn)單的目測(cè)法外，就是采用已延續(xù)多年的傳統(tǒng)方法——酸洗法，即在被檢零部件表面涂上酸液或?qū)⑵浣胧⒂邪匆?guī)定配制的酸液槽中。之后(或在把工件取出后)，根據(jù)表面呈現(xiàn)的不同顏色，對(duì)磨削燒傷的程度作出相應(yīng)的判斷。一般地說(shuō)，若色澤沒(méi)有變化，就表明情況正常；而當(dāng)顏色變成灰色，則說(shuō)明已有燒傷情況存在，隨著色澤變得越來(lái)越深，表示工件表面因溫度更高，引起的磨削燒傷更為嚴(yán)重。傳統(tǒng)檢查方法雖然簡(jiǎn)單易行，但有著很大的局限性，主要是工件表面經(jīng)酸液浸蝕，即使為無(wú)問(wèn)題的零部件，也不能再予以使用。
傳統(tǒng)方法執(zhí)行的實(shí)際上是一種破壞性檢查。從以上描述可知，酸洗法本質(zhì)上屬于定性檢查，難以對(duì)磨損燒傷程度做出定量的說(shuō)明。鑒于上面兩點(diǎn)，采取傳統(tǒng)方法時(shí)，只能采用抽檢的方式，且樣本很小，欲對(duì)所執(zhí)行的工藝過(guò)程作出較確切的評(píng)價(jià)并予以改進(jìn)是很困難的。理論表明，酸洗法檢驗(yàn)只能反映因金相組織結(jié)構(gòu)變化引起的硬度下降這種情況，對(duì)于工件表面存在的殘余應(yīng)力則無(wú)法反映，放在全面揭示磨削燒傷的程度上顯得不足。另一方面，由于使用了酸液，企業(yè)增加了消除環(huán)境污染的負(fù)擔(dān)；傳統(tǒng)檢查方法的規(guī)范化可靠性水平較低，更難以制定可操作性強(qiáng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。一種新穎、高效的磨削燒傷檢測(cè)方法——磁彈法1.工作原理磁彈法即BN法(BarkhansenNoiseMethod)，是以1919年發(fā)現(xiàn)的物理學(xué)Barkhansen效應(yīng)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的一種測(cè)試方法，它能有效地對(duì)磨削燒傷進(jìn)行測(cè)試。近年來(lái)，利用磁彈法研制的測(cè)試儀器已在零部件表面磨削燒傷檢測(cè)中逐步得到應(yīng)用，并充分顯現(xiàn)出優(yōu)越性。
眾所周知，出現(xiàn)磨削燒傷的那些零部件，主要由鐵磁性材料制成。在正常情況下，其磁序(體現(xiàn)在多晶體的磁疇結(jié)構(gòu)里)呈有規(guī)則的排列。但如前所述，磨削燒傷后產(chǎn)生的金相組織變化及可能出現(xiàn)的很大殘余應(yīng)力都將引起磁疇結(jié)構(gòu)內(nèi)的磁序變化。Barkhansen效應(yīng)指出，矯頑(磁)力，即改變被顛倒極性所需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度是與鐵磁性材料晶格結(jié)構(gòu)錯(cuò)位和殘余應(yīng)力等的程度有關(guān)的。利用BN法探測(cè)被檢零部件表面磨削燒傷的機(jī)理就在于此。
在BN法基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的檢測(cè)儀器的工作原理示意圖。BN法檢測(cè)儀器工作原理，“門(mén)”形電感線(xiàn)圈形成的磁場(chǎng)在被測(cè)鋼件中所產(chǎn)生的效應(yīng)取決于工件表面磨削燒傷的實(shí)際狀況，而由此在工件周?chē)纬傻拇艌?chǎng)又會(huì)使測(cè)頭在測(cè)試區(qū)域的感應(yīng)線(xiàn)圈中產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，而這一信號(hào)直接與工件磨削燒傷的程度有關(guān)。b是據(jù)此研制的測(cè)試儀器的組成框圖，箭頭反映了整個(gè)工作過(guò)程：由電感線(xiàn)圈引起相應(yīng)的作用磁場(chǎng)，通過(guò)被檢工件，進(jìn)而在傳感頭中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)(稱(chēng)為B信號(hào))，該B信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和濾波等處理環(huán)節(jié)，最后被顯示和輸出。磨削燒傷的物理表現(xiàn)主要是因表面金相組織結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生回火層所引起的硬度下降，以及在表面出現(xiàn)的殘余應(yīng)力(拉應(yīng)力)。檢測(cè)儀器對(duì)它們都能作出敏感的反映。
橫坐標(biāo)表示硬度值Rc，而縱坐標(biāo)表示輸出的B信號(hào)幅值。隨著被檢工件表面硬度值Rc由高向低變化，檢測(cè)儀器輸出的相應(yīng)B信號(hào)幅值將由小到大，即硬度低對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)高，硬度高對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)低。儀器對(duì)表面殘余應(yīng)力的反應(yīng)見(jiàn)圖2b，從中可見(jiàn)，當(dāng)殘余應(yīng)力由小到大，即由負(fù)(壓應(yīng)力)向正(拉應(yīng)力)變化時(shí)，檢測(cè)儀器輸出的相應(yīng)B信號(hào)幅值將由低向高變化。圖2BN法檢測(cè)儀器能夠敏感反映出磨削燒傷的硬度及殘余應(yīng)力變化2.評(píng)定特征值mp及其定標(biāo)上述由儀器特殊設(shè)計(jì)的激磁電路和傳感裝置產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)，乃是Barkhansen磁彈法效應(yīng)的一種量化表達(dá)，以特征值mn(magnetoelasticparameter)標(biāo)志。
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