金川　李穎
　（南京工業職業技術學院）

　　摘　要：軸承套圈的加工流程可分為車加工、熱處理和磨加工三個階段。其中以磨加工階段Z為重要，磨加工的質量將直接影響軸承的精度和Z終使用壽命。而在磨加工過程中，磨削燒傷是Z容易產生的加工缺陷，而對其檢測卻又是極其困難的。本文將深入分析各種燒傷的本質特征及其檢測手段的原理，以期在生產過程中方便對磨削燒傷選擇適合的檢測方式。
　　關鍵詞：軸承；磨削燒傷；檢測方式
　　軸承套圈磨削時，由于磨削區域的瞬時高溫（通常可以達到900～1500℃），達到相變溫度以上時，將使零件表層金相組織發生變化，使表層金屬強度和硬度降低，并伴有殘余應力產生，甚至出現微觀裂紋，這種現象稱為磨削燒傷。
　　究其根本原因，是由于磨削過程中，砂輪的磨粒細小且轉速快，切削中會產生大量的磨削熱，而磨削后產生的磨削又非常少，大約只能帶走10％的磨削熱，而接近90%的磨削熱留在了待加工工件上，同時如果冷卻不充分，過高的磨削熱將進一步導致磨削燒傷。
　　如果要檢測并控制磨削燒傷，首先需要了解軸承套圈在磨削加工中出現的磨削燒傷的種類及表象，才能進而針對不同的燒傷程度來進行檢測手段的選擇。

　　1　軸承套圈磨削燒傷的種類及表象
　　1.1在套圈磨削表面形成拉應力的應力狀態
　　這種情況是由于在磨削過程中過量的磨削熱使得零件溫度達到退火溫度，表層材料體積減小，形成較大的拉應力，應力曲線如圖1所示。在這種情況下，磨削表面的Z大應力將達到約400N/mm²，通常無金相組織的變化，硬度無改變，也沒有裂紋發生。

　　1.2在磨削表面形成回火區并且伴隨著表面硬度的下降
　　在這種情況下，磨削熱的積累進一步使得加工工件的溫度升高到材料的回火溫度，此時從金相上可以明顯的看出回火區域，如圖2所示；同時從磨加工表面開始測量零件的硬度也可明顯看到硬度的梯度分布，如圖3所示。

　　1.3在磨削表面形成淬火區
　　在這種情況下，磨削熱的積累使加工工件的溫度達到了材料的淬火溫度，此時從金相上（如圖4所示）可以明顯觀察到亮白色的淬火區域，同時磨削層表面的應力狀態（如圖5所示）Z大可以達到約800N/mm²。

　　1.4在磨削表面形成裂紋
　　當磨削熱持續積累，材料表面的拉應力持續升高，當材料表面的張應力超過材料承受能力，則產生裂紋。裂紋在金相顯微鏡下可以清晰看到（如圖6所示），有時肉眼都可觀察到。在這種情況下應力值可達到約1200800N/mm²（如圖7所示）。

　　2　磨削燒傷的檢測手段
　　綜上所述，已知軸承套圈出現的磨削燒傷的種類和特征，就需要采取措施進行檢測和判別，以達到盡量避免磨削燒傷的目的。但前述的金相分析及應力分析因檢測周期太長，只適合作為研究的手段，所以通常在實際的磨削加工過程中采用方便快捷的檢測手段，以指導磨削工藝參數的調整。以下提供幾種實用快捷的檢測手段。
　　2.1酸洗檢測
　　這是目前磨削加工領域較為普遍的檢測手段。這種檢測方法的原理是：基于鋼硬化后，各個不同的微觀結構再經腐蝕，其外觀表象不同，主要過程包括預處理（清洗），腐蝕，沖洗，中和，干燥，再處理及結果評估。其典型的軸承套圈燒傷檢測樣件如圖8所示。

　　這種檢測方式較快捷，對本文前述的四類燒傷都可以檢測，并且不破壞原始樣件的應力狀態。但缺點也顯而易見，它是一種破壞性檢測，檢測后的零件不能再被使用。
　　2.2磁粉探傷
　　這種檢測方式在實際生產中被廣泛應用，是無損探傷的一種。主要用來檢測工件表面是否存在裂紋。檢測時，被檢工件必須先被磁化，然后將帶有鐵粉并含有色素的懸浮溶液澆注在被測工件表面。如有裂紋存在，由于在裂紋處的漏磁場存在，那么一定濃度的鐵粉就會填充到開口的裂紋中去，于是裂紋便可以在熒光燈下被看到，如圖9所示。

磁粉探傷只能用于證明在軸承套圈表面存在開口的裂紋，無法用來驗證是否存在內應力、磨削表面是否被回火或者是淬火等。

　　2.3渦流探傷
　　這也是一種無損檢測。其原理：測量是基于金屬微觀結構的變化所引起的傳導率變化來進行檢測的，原理如圖10所示。當將一個通入交流電的線圈放在一塊金屬導體附近時，由于線圈產生交變的磁場，從而使金屬導體表面形成一環形電流，即渦流。導體中的渦流也會產生自己的磁場并反作用于線圈，進而導致線圈電壓和阻抗的改變。

　　當軸承套圈表面或近表面出現缺陷時，將影響到渦流的強度和分布，渦流的變化又引起檢測線圈電壓和阻抗的變化，根據這一變化，就可以間接知道缺陷的存在。這種檢測方式也可以對前述的四類燒傷進行檢測，并且不破壞原始樣件的應力狀態。
　　2.4Barkhausen噪音檢測
　　這也是一種無損檢測。其檢測原理是：任何鐵磁性材料都是由一個個類似于獨立的條形磁鐵的小的磁性區域組成的，這些區域被稱作磁疇；每個磁疇之間都會被稱為疇壁的邊界區區分開。而外加的磁場會引起這些疇壁的前后運動；當疇壁運動而產生的電脈沖被疊加到一起時，便會產生一種類似噪音的信號，這就是Barkhausen噪音（如圖11所示）。

　　如果零件表面存在磨削燒傷，將會依據噪音的異常而被檢測出來。
　　在實際的使用中，這種檢測方式有一定的局限性，首先，這種檢測方式會影響零件表面的應力狀態。經檢測之后的零件，其表面原始的應力狀態將發生改變，將無法根據應力狀態來復核零件狀態。其次，當需要檢測燒傷裂紋時，只有當裂紋的周圍存在回火或者淬火區域時，才可以被檢測出。這種檢測方式對前三種燒傷形式均可以方便的進行檢測。

　　3　結論
　　綜上所述，軸承套圈的磨削燒傷有不同的形式，在實際的生產加工過程中，應該根據實際情況來選擇合適的測量手段來進行燒傷檢測。具體可以參照表1來進行選擇。

來源：《農機使用與維修》