圖1 BN法檢測(cè)儀器工作原理示意圖

圖1a中，“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)際狀況裆悄，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)矛纹，而這一信號(hào)直接與工件磨削燒傷的程度有關(guān)。圖1b是據(jù)此研制的測(cè)試儀器的組成框圖光稼，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)或南，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))艾君，該B信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和濾波等處理環(huán)節(jié)采够，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冰垄，以及在表面出現(xiàn)的殘余應(yīng)力(拉應(yīng)力)蹬癌。圖1所示的檢測(cè)儀器對(duì)它們都能作出敏感的反映(見(jiàn)圖2)。圖2a中的橫坐標(biāo)表示硬度值Rc虹茶，而縱坐標(biāo)表示輸出的B信號(hào)幅值冀瓦。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)高秘舅，硬度高對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)低颂睛。儀器對(duì)表面殘余應(yīng)力的反應(yīng)見(jiàn)圖2b，從中可見(jiàn)猩烘，當(dāng)殘余應(yīng)力由小到大车咕，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内会。

圖2 BN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)淹郎，乃是Barkhansen磁彈法效應(yīng)的一種量化表達(dá)，以特征值mn(magnetoelastic parameter)標(biāo)志蝉嘲。mp與被檢測(cè)工件表面的變異狀態(tài)氛硬，如殘余應(yīng)力成比例，其數(shù)值能在儀器的屏幕上顯示痛的、輸出田蔑。但利用mp來(lái)反映工件磨削燒傷的程度從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一種比較測(cè)量的方式，為了能夠真正地對(duì)其做準(zhǔn)確的定量描述梆栏，還必須解決“定標(biāo)”的問(wèn)題紫磷。定標(biāo)包括二項(xiàng)內(nèi)容：①確定不合格品的界限。有目的地制作一批樣品做个，其中包括有一些磨削燒傷程度不同的工件鸽心，利用酸洗法按用戶(hù)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(guò)儀器求得相應(yīng)的mp值居暖，然后取其平均值作為不合格的界限顽频；②進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)就是找出特征值mp與采用酸洗法確認(rèn)的磨削燒傷程度之間的相關(guān)性太闺。具體來(lái)說(shuō)糯景，就是需確定一個(gè)相關(guān)系數(shù)MAGN，并利用儀器控制面板上的撥盤(pán)予以設(shè)置跟束，MGAN值的范圍從0到99，一般尾數(shù)取5或0丑孩。為此冀宴，可在前面的樣品中找二根表面狀態(tài)差異較大的工件，選定工件上的某一位置温学，在檢測(cè)儀器上的MGAN取值間隔為5或10時(shí)略贮，以靜態(tài)方法讀出二組對(duì)應(yīng)的mp值，如 MGAN為30時(shí)仗岖，在二個(gè)工件上測(cè)出2個(gè)mp值梯盹，在MGAN為40時(shí)又得到2個(gè)，直到MGAN=90欲堪。兩兩相減后必然能得到一個(gè)最大值约绒，以這時(shí)的MGAN值作為相關(guān)系數(shù)馁言，在面板上予以設(shè)置。

注意：在實(shí)際執(zhí)行“定標(biāo)”時(shí)痛主，也可先利用第一項(xiàng)中的樣件求得相關(guān)系數(shù)MGAN群骂，然后再找出不合格品界限。否則蚂芹，在前一項(xiàng)操作中谱聂，會(huì)由于任意設(shè)置的MGAN(一般取50或60)給界限值帶來(lái)一些偏差。

應(yīng)用實(shí)例

盡管在汽車(chē)行業(yè)中榨厚，不少場(chǎng)合都可以采用這種以BN法為基礎(chǔ)研制的磨削燒傷測(cè)試儀器桐装，但相比之下，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸中各擋凸輪的檢測(cè)是用的最多的蒂禽。這一方面是因凸輪乃承重件害切，工作條件差；另一方面是由于凸輪圓周方向不同曲率半徑的特點(diǎn)可能會(huì)造成磨削過(guò)程中表面狀態(tài)的差異馁筐，在這種情況下涂召，出現(xiàn)磨削燒傷的機(jī)率會(huì)增大。

圖3為該儀器示意圖敏沉，它是一種高效率半自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備果正，很適合于在批量生產(chǎn)條件下的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廠、內(nèi)燃機(jī)廠使用盟迟。首先秋泳，針對(duì)不同的凸輪軸，需配備一根精確加工的軸向定位器攒菠，其縱向開(kāi)有一排缺口迫皱，每個(gè)缺口對(duì)應(yīng)一個(gè)被檢凸輪。在開(kāi)始測(cè)量前辖众，必須仔細(xì)調(diào)整其在機(jī)體上的位置卓起，在確保傳感器支臂嵌入任一缺口時(shí)，測(cè)頭正好對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)凸輪凹炸，此時(shí)就可以利用帶捏手的螺釘戏阅，把軸向定位器固定在機(jī)體上。操作者在啟動(dòng)設(shè)備后运诺，被測(cè)工件即在驅(qū)動(dòng)頂尖帶動(dòng)下開(kāi)始旋轉(zhuǎn)做法，此時(shí)，操作者只要簡(jiǎn)單地提起傳感器支臂上的手柄幢垮，使傳感器沿著機(jī)身上的一圓柱導(dǎo)軌移動(dòng)反饲，當(dāng)?shù)竭_(dá)第一個(gè)被檢凸輪時(shí)，輕輕地放入手柄。在手柄嵌入定位器缺口的同時(shí)堵闪，測(cè)頭在測(cè)力彈簧作用下壓在凸輪表面摹搂，隨著工件的回轉(zhuǎn)實(shí)施動(dòng)態(tài)檢測(cè)。期間鸦贩，連續(xù)輸出的BN信號(hào)會(huì)在設(shè)備一側(cè)的控制柜顯示屏上以曲線(xiàn)形式呈現(xiàn)高坚。當(dāng)完成一周的測(cè)試后，操作者再次提起傳感器支臂上的手柄垄怯，使測(cè)頭脫離第一個(gè)被檢凸輪水水，移動(dòng)至下一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，直到全部凸輪測(cè)畢迂卢，返回起點(diǎn)某弦。

1.機(jī)體 2.傳感器和交臂 3.驅(qū)動(dòng)頂尖 4.死頂尖(尾架) 5.軸向定位器 6.尾架手柄
7.軸向定位器固定捏手 8.導(dǎo)向銷(xiāo) 9.限位螺絲 10.停止擋塊
圖3 BN法磨削燒傷測(cè)試儀器示意圖

盡管只是一臺(tái)半自動(dòng)設(shè)備，但操作便捷而克，效率很高靶壮，檢查一個(gè)工件，如一根四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸员萍，包括裝卸也不到2分鐘腾降。

目前，以磁彈法原理為基礎(chǔ)研制的這類(lèi)新型磨削燒傷檢測(cè)儀器已經(jīng)產(chǎn)品化碎绎，在很多行業(yè)得到了成功的應(yīng)用螃壤。針對(duì)不同被測(cè)工件的特征和各個(gè)用戶(hù)的需要，這類(lèi)新型檢測(cè)儀器可設(shè)計(jì)筋帖、制造成不同的型式奸晴，有逐點(diǎn)測(cè)量的靜態(tài)方式，也有上述那種連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量方式日麸。至于儀器能探測(cè)的深度寄啼，取決于實(shí)際被檢工件材料的導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率以及所確定的激磁頻率代箭。儀器都配兩種激磁頻率诬簇，3-15kHz和70～200kHz。按磁彈法原理研制的這類(lèi)新型儀器的檢查深度一般范圍為0.01～1.5mm人薯，但通常工件表面磨削燒傷發(fā)生的深度是0.02～0.2mm芜既。

國(guó)內(nèi)在這方面雖剛剛起步，但已經(jīng)采用的場(chǎng)合除了上述汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的凸輪軸外羽折，還有軸承行業(yè)中的套圈沼改，顯示了相當(dāng)廣闊的前景崖郎。