大眾動力總成（上海）有限公司　朱正德

長期以來牛拭，對工件表面磨削燒傷的檢驗倒信，除了最簡單的目測法外钳踊，就是采用已延續(xù)多年的傳統(tǒng)方法——酸洗法晤愧。該方法雖然簡單易行大莫，但有著很大的局限性∑伲“磁彈法” 是一種檢查零部件表面磨削燒傷的新方法厨朗，它能有效地對磨削燒傷進行測試。本文將介紹“磁彈法”的工作原理和應用實例看剃。

磨削燒傷及其常用檢查方法

在機械類產(chǎn)品中淀然，很多重要零部件如軸承鹿腕、齒輪、曲軸悔琉、凸輪軸悼锻、活塞銷和萬向節(jié)等，在熱處理之后均需經(jīng)過磨削加工唉攻。相比之下透辜，磨削時單位切削面積上的功率消耗遠遠超過其他加工方法，所轉(zhuǎn)化的熱量的大部分會進入工件的表面网赤，因此容易引起加工面金相組織的變化掀塞。在工藝參數(shù)、冷卻方法和磨料狀態(tài)選擇不當?shù)那闆r下貌砖，工件在磨削過程中極易出現(xiàn)相當深的金相組織變化層（即回火層），并伴隨出現(xiàn)很大的表面殘余應力惜颇，甚至導致出現(xiàn)裂紋皆刺，這就是所謂的磨削燒傷問題。

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凌摄，甚至根本不能使用羡蛾，造成嚴重的質(zhì)量問題。為此锨亏，生產(chǎn)企業(yè)一方面通過執(zhí)行正確痴怨、科學的工藝規(guī)范，減輕和避免出現(xiàn)磨削燒傷現(xiàn)象器予；另一方面浪藻，也必須加強對零部件的檢驗，及時發(fā)現(xiàn)不合格工件乾翔，并判斷正在進行的磨削工藝的狀況爱葵。

但長期以來，對工件表面磨削燒傷的檢驗反浓，除了最簡單的目測法外萌丈，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)定配制的酸液槽中峡哥。之后庭走，或再把工件取出后，根據(jù)表面呈現(xiàn)的不同顏色烙昼，對磨削燒傷的程度作出相應的判斷荸凸。一般地說，若色澤沒有變化泛红，就表明情況正常及奋；而當顏色變成灰色鱼虽，則說明已有燒傷情況存在，隨著色澤變得越來越深婶祥，表示工件表面因溫度更高付准，引起的磨削燒傷更為嚴重。

這種傳統(tǒng)的檢查方法雖然簡單易行阴迹，但有著很大的局限性佩艇，如：工件表面經(jīng)酸液浸蝕，即使為無問題的零部件俭疤，也不能再予以使用送丰，也即，傳統(tǒng)方法執(zhí)行的實際上是一種破壞性檢查弛秋。并且器躏，酸洗法本質(zhì)上屬于定性檢查，難以對磨損燒傷程度做出定量的說明蟹略。因此登失，在采取傳統(tǒng)方法時，只能采用抽檢的方式挖炬，且樣本很小揽浙，欲對所執(zhí)行的工藝過程作出較確切的評價并予以改進是很困難的。

理論表明意敛，酸洗法檢驗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馅巷，對于工件表面存在的殘余應力則無法反映，故在全面揭示磨削燒傷的程度上顯得不足草姻。

另外钓猬，由于使用了酸液，企業(yè)增加了消除環(huán)境污染的負擔撩独；傳統(tǒng)檢查方法的規(guī)范化可靠性水平較低棋眠，更難以制定可操作性強的評定標準。

磁彈法——一種新穎即粗、高效的磨削燒傷檢測方法

工作原理

近年來滋样，利用磁彈法（又稱BN法，Barkhansen Noise Method）研制的測試儀器已在零部件表面磨削燒傷檢測中逐步得到應用枯悲，并充分顯現(xiàn)出優(yōu)越性督阿。磁彈法是以1919年發(fā)現(xiàn)的物理學Barkhansen 效應為基礎(chǔ)開發(fā)的一種測試方法，能有效地對磨削燒傷進行測試埂伺。

圖1

眾所周知畴制，出現(xiàn)磨削燒傷的那些零部件，主要由鐵磁性材料制成夭掸，在正常情況下译快，其磁序（體現(xiàn)在多晶體的磁疇結(jié)構(gòu)里）呈有規(guī)則的排列喊傻，但在磨削燒傷后產(chǎn)生的金相組織變化及可能出現(xiàn)的很大的殘余應力都將引起磁疇結(jié)構(gòu)內(nèi)的磁序變化。Barkhausen效應指出攻内，矯頑（磁）力褂磕，即改變被顛倒極性所需要的磁場強度，是與鐵磁性材料晶格結(jié)構(gòu)錯位和殘余應力等的程度有關(guān)的匪傍。利用BN法探測被檢零部件表面磨削燒傷的機理就在于此您市。而圖1是在BN法基礎(chǔ)上開發(fā)的檢測儀器的工作原理示意圖。

圖1a中役衡，“門”形電感線圈形成的磁場在被測工件（圖中標“鋼”的物體）中所產(chǎn)生的效應取決于工件表面磨削燒傷的實際狀況茵休，而由此在工件周圍所形成的磁場又會使測頭“測試面積”中的感應線圈產(chǎn)生相應的電信號，因而手蝎，這一信號直接與工件磨削燒傷的程度有關(guān)榕莺。圖1b是據(jù)此研制的測試儀器的組成框圖，箭頭反映了整個工作過程：由電感線圈引起相應的作用磁場棵介，通過被檢工件钉鸯，進而在傳感頭中產(chǎn)生對應的檢測信號（稱為B信號），該B信號經(jīng)過放大和濾波等處理環(huán)節(jié)鞍时，最后被顯示和輸出。

圖2

磨削燒傷的物理表現(xiàn)主要是因表面金相組織結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的回火層所引起的硬度下降扣蜻，以及在表面出現(xiàn)的殘余應力（拉應力）逆巍。圖1所示的檢測儀器對它們都能作出敏感的反映，見圖2所示莽使。圖2a中的橫坐標表示硬度值Rc厚较，而縱坐標表示輸出的B信號幅值（Amplitude）。隨著被檢工件表面硬度值Rc由高向低變化港苗，檢測儀器輸出的相應的B信號幅值A(chǔ)mplitude將由小到大蚤岗，即硬度低對應的檢測信號高，硬度高對應的檢測信號低陌贪。儀器對表面殘余應力的反應見圖2b变硬，從中可見當殘余應力由小到大，即由負（壓應力）向正（拉應力）變化時想触，檢測儀器輸出的相應的B信號幅值A(chǔ)mplitude將由低向高變化粱宝。

評定特徵值mp及其定標

上述由儀器特殊設計的激磁電路和傳感裝置產(chǎn)生的檢測信號，乃是Barkhansen磁彈法效應的一種量化表達晾充，以特徵值mp（magnetoelastic parameter）標志玖膨。mp與被檢測工件表面的變異狀態(tài)，如殘余應力成比例崭湾，其數(shù)值能在儀器的屏幕上顯示赛邢、輸出乏呐。但利用mp來反映工件磨削燒傷的程度從本質(zhì)上來說是一種比較測量的方式，為了能夠真正地對其做準確的定量描述剥悟，還必須解決“定標”的問題灵寺。

定標包括二項內(nèi)容：1)確定不合格品的界限。有目的地制作一批樣品懦胞，其中包括有一些磨削燒傷程度不同的工件替久，利用酸洗法按用戶的評定標準對它們作出不同的判斷后，將介于合格/不合格臨界狀態(tài)的若干工件通過儀器求得相應的mp值躏尉，然后取其平均值作為不合格的界限蚯根。2)進行校準。校準就是找出特徵值mp與采用酸洗法確認的磨削燒傷程度之間的相關(guān)性胀糜。具體來說颅拦，就是需確定一個相關(guān)系數(shù)MAGN，并利用儀器控制面板上的撥盤予以設置教藻，MGAN值的范圍從0到99距帅，一般尾數(shù)取5或0。為此括堤，可在前面的樣品中找二根表面狀態(tài)差異較大的工件碌秸，選定工件上的某一位置，在檢測儀器上的MGAN取值間隔為5或10時沛专，以靜態(tài)方法讀出二組對應的mp值尖蚪，如MGAN為30時在二個工件上測出2個mp值，在MGAN為40時又得到2個讯翎，直到MGAN=90嫉簿。兩兩相減后必然能得到一個最大值，以這時的MGAN值作為相關(guān)系數(shù)最勤，在面板上予以設置封鹦。

注意：在實際執(zhí)行“定標”時，也可先利用第一項中的樣件求得相關(guān)系數(shù)MGAN坚矢，然后再找出不合格品界限晾游。否則，在前一項操作中翁纵，由于任意設置的MGAN（一般取50或60）达玉，會給界限值帶來一些偏差。

應用實例

盡管在汽車行業(yè)中柴伪，不少場合都可以采用這種以BN法為基礎(chǔ)研制的磨削燒傷測試儀器蹲居，但相比之下，對發(fā)動機凸輪軸中各檔凸輪的檢測是用的最多的。這一方面是因凸輪乃承重件两芳，工作條件差摔寨，另一方面這是由凸輪圓周方向不同曲率半徑的特點可能造成的磨削過程中表面狀態(tài)的差異所決定的，在這種情況下怖辆，出現(xiàn)磨削燒傷的機率會增大是复。

圖3 以BN法為基礎(chǔ)研制的半自動磨削燒傷測試儀器

圖3為該儀器示意圖，它是一種高效率半自動檢測設備竖螃，很適合于在批量生產(chǎn)條件下的汽車發(fā)動機廠淑廊、內(nèi)燃機廠使用。首先特咆，針對不同的凸輪軸季惩，需配備一根精確加工的軸定向器，其縱向開有一排缺口腻格，每個缺口對應一個被檢凸輪画拾。在開始測量前，必須仔細調(diào)整其在機體上的位置菜职，在確保傳感器支臂嵌入任一缺口時摊矮，測頭正好能對準相應凸輪的情況下，就可以利用帶捏手的螺釘睬漩，把軸向定位器固定在機體上影偶。操作者在啟動設備后，被測工件即在驅(qū)動頂尖帶動下開始旋轉(zhuǎn)漫诬，此時确羹，操作者只要簡單地提起傳感器支臂上的手柄，使傳感器沿著機身上的一圓柱導軌移動鼎派，當?shù)竭_第一個被檢凸輪時烁讨，輕輕地放入手柄俭柒。在手柄嵌入定位器缺口的同時径候，測頭在測力彈簧作用下壓在凸輪表面，隨著工件的回轉(zhuǎn)實施動態(tài)檢測帅维。期間速袁，連續(xù)輸出的BN信號會在設備一側(cè)的控制柜顯示屏上以曲線形式呈現(xiàn)。當完成一周的測試后溢傅，操作者再次提起傳感器支臂上的手柄绳匀，使測頭脫離第一個被檢凸輪，移動至下一個進行測量炸客，直到全部凸輪測畢疾棵，返回起點。盡管只是一臺半自動設備痹仙，但操作便捷是尔，效率很高殉了，檢查一個工件，如一根四缸發(fā)動機的凸輪軸拟枚，包括裝卸也不到2分鐘薪铜。

目前，以磁彈法原理為基礎(chǔ)研制的這類新型磨削燒傷檢測儀器已經(jīng)產(chǎn)品化恩溅，在很多行業(yè)得到了成功的應用隔箍。針對不同被測工件的特徵和各個用戶的需要，這類新型檢測儀器可設計脚乡、制造成不同的型式蜒滩，有逐點測量的靜態(tài)方式，也有上述那種連續(xù)動態(tài)測量方式每窖。至于儀器能探測的深度溶隅，取決于實際被檢工件材料的導電率和導磁率，以及所確定的激磁頻率菊蹬。儀器都配兩種激磁頻率龄冀，3～15kHz和7～200kHz。按磁彈法原理研制的這類新型儀器的檢查深度一般范圍為0.01mm～1.5mm掏谎，但通常工件表面磨削燒傷發(fā)生的深度是0.02mm～0.2mm圆如。

國內(nèi)在這方面雖然剛剛起步，但已經(jīng)采用的場合除了上述汽車發(fā)動機行業(yè)的凸輪軸外锄菊，還有軸承行業(yè)中的套圈游颅，顯示了相當廣闊的前景。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)占犹，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡分享诞昧，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責，也不構(gòu)成任何其他建議理币。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布步嘹、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺聋亡，不為其版權(quán)負責肘习。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片坡倔、文字如涉及作品版權(quán)問題漂佩，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容罪塔，以保證您的權(quán)益投蝉！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。