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在機(jī)械類產(chǎn)品中，很多重要零部件如軸承、齒輪、曲軸、凸輪軸、活塞銷和萬向節(jié)等，在熱處理之后均需經(jīng)過磨削加工。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)量問題。為此，生產(chǎn)企業(yè)一方面通過執(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。
但長期以來，對(duì)工件表面磨削燒傷的檢驗(yàn)，除了目測法外，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，若色澤沒有變化，就表明情況正常；而當(dāng)顏色變成灰色，則說明已有燒傷情況存在，隨著色澤變得越來越深，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，即使為無問題的零部件，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)磨削燒傷程度做出定量的說明。
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)力則無法反映，故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方法——磁彈法
（1）工作原理
磁彈法即BN法（Barkhansen Noise Method），是以1919年發(fā)現(xiàn)的物理學(xué)Barkhansen效應(yīng)為基礎(chǔ)開發(fā)的一種測試方法，它能有效地對(duì)磨削燒傷進(jìn)行測試。近年來，利用磁彈法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(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。Barkhausen效應(yīng)指出，矯頑（磁）力，即改變被顛倒極性所需要的磁場強(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)上開發(fā)的檢測儀器的工作原理中，“門”形電感線圈形成的磁場在被測鋼件中所產(chǎn)生的效應(yīng)取決于工件表面磨削燒傷的實(shí)際狀況，而由此在工件周圍所形成的磁場又會(huì)使測頭在測試區(qū)域的感應(yīng)線圈中產(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)。磨削燒傷檢測儀的工作過程：由電感線圈引起相應(yīng)的作用磁場，通過被檢工件，進(jìn)而在傳感頭中產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)（稱為B信號(hào)），該B信號(hào)經(jīng)過放大和濾波等處理環(huán)節(jié)，Z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)變化而產(chǎn)生的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）。磨削燒傷檢測儀對(duì)它們都能作出敏感的反映。隨著被檢工件表面硬度值Rc由高向低變化，檢測儀器輸出的相應(yīng)B信號(hào)幅值將由小到大，即硬度低對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)高，硬度高對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)低。由儀器對(duì)表面殘余應(yīng)力的反應(yīng)可見，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)，磨削燒傷檢測儀輸出的相應(yīng)B信號(hào)幅值將由低向高變化。
（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)生的檢測信號(hào)，乃是Barkhansen磁彈法效應(yīng)的一種量化表達(dá)，以特征值mp（magnetoelastic parameter）標(biāo)志。mp與被檢測工件表面的變異狀態(tài)，如殘余應(yīng)力成比例，其數(shù)值能在儀器的屏幕上顯示、輸出。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(duì)其做準(zhǔn)確的定量描述，還必須解決“定標(biāo)”的問題。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，其中包括有一些磨削燒傷程度不同的工件，利用酸洗法按用戶的評(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)的若干工件通過儀器求得相應(yīng)的mp值，然后取其平均值作為不合格的界限；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。具體來說，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予以設(shè)置，MGAN值的范圍從0到99，一般尾數(shù)取5或0。為此，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，在檢測儀器上的MGAN取值間隔為5或10時(shí)，以靜態(tài)方法讀出二組對(duì)應(yīng)的mp值，如MGAN為30時(shí)在二個(gè)工件上測出2個(gè)mp值，在MGAN為40時(shí)又得到2個(gè)，直到MGAN=90。兩兩相減后必然能得到一個(gè)Z大值，以這時(shí)的MGAN值作為相關(guān)系數(shù)，在面板上予以設(shè)置。
注意：在實(shí)際執(zhí)行“定標(biāo)”時(shí)，也可先利用D一項(xiàng)中的樣件求得相關(guān)系數(shù)MGAN，然后再找出不合格品界限。否則，在前一項(xiàng)操作中，會(huì)由于任意設(shè)置的MGAN（一般取50或60）給界限值帶來一些偏差。
應(yīng)用實(shí)例
盡管在汽車行業(yè)中，不少場合都可以采用這種以BN法為基礎(chǔ)研制的磨削燒傷檢測儀，但相比之下，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸中各擋凸輪的檢測是用的z多的。這一方面是因凸輪乃承重件，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)造成磨削過程中表面狀態(tài)的差異，在這種情況下，出現(xiàn)磨削燒傷的機(jī)率會(huì)增大。
磨削燒傷檢測儀是一種高效率半自動(dòng)檢測設(shè)備，很適合于在批量生產(chǎn)條件下的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠、內(nèi)燃機(jī)廠使用。首先，針對(duì)不同的凸輪軸，需配備一根精確加工的軸向定位器，其縱向開有一排缺口，每個(gè)缺口對(duì)應(yīng)一個(gè)被檢凸輪。在開始測量前，必須仔細(xì)調(diào)整其在機(jī)體上的位置，在確保傳感器支臂嵌入任一缺口時(shí)，測頭正好對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)凸輪，此時(shí)就可以利用帶捏手的螺釘，把軸向定位器固定在機(jī)體上。操作者在啟動(dòng)設(shè)備后，被測工件即在驅(qū)動(dòng)頂尖帶動(dòng)下開始旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，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(jī)身上的一圓柱導(dǎo)軌移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)D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)，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(shí)施動(dòng)態(tài)檢測。期間，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形式呈現(xiàn)。當(dāng)完成一周的測試后，操作者再次提起傳感器支臂上的手柄，使測頭脫離D一個(gè)被檢凸輪，移動(dòng)至下一個(gè)進(jìn)行測量，直到全部凸輪測畢，返回起點(diǎn)。
盡管只是一臺(tái)半自動(dòng)設(shè)備，但操作便捷，效率很高，檢查一個(gè)工件，如一根四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸，包括裝卸也不到2分鐘。
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，在很多行業(yè)得到了成功的應(yīng)用。針對(duì)不同被測工件的特征和各個(gè)用戶的需要，這類新型檢測儀器可設(shè)計(jì)、制造成不同的型式，有逐點(diǎn)測量的靜態(tài)方式，也有上述那種連續(xù)動(dòng)態(tài)測量方式。至于儀器能探測的深度，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。儀器都配兩種激磁頻率，3～15kHz和70～200kHz。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0.01～1.5mm，但通常工件表面磨削燒傷發(fā)生的深度是0.02～0.2mm。
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(dòng)機(jī)行業(yè)的凸輪軸外，還有軸承行業(yè)中的套圈，顯示了相當(dāng)廣闊的前景。
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