残磁对铁路轴承滚子质量的影响

姜长英

(铁道部驻大连车辆验收室，辽宁 大连 116300)

残磁对铁路轴承滚子的质量有很大的影响，必须使其减弱甚至消除。因此，分析残磁对铁路轴承滚子质量的影响很有意义。

1 残磁的影响分析

1.1 对冲压滚子毛坯外观质量的影响

滚子原材料在冲压成形前，长条料经过加工，残磁一般都在5～15 mT，当切成几十毫米料段后残磁约在3～10 mT(表1)。在切料过程中会产生很多金属屑，由于残磁的存在，一部分金属屑被吸附在料段的两端。压成滚子后有的金属屑被挤压在滚子端面或外径面上，而80%的金属屑被挤压在滚子倒角处形成垫伤，热处理时金属屑脱落，在倒角处出现许多垫伤坑，严重影响滚子外观质量，甚至导致滚子报废。实际生产中统计冲压垫伤最多时占批量的70%，到成品时废品率达3%～4%。

表1 棒料及料段的残磁 mT

1.2 对滚子软磨质量的影响

残磁对滚子软磨端面的质量影响较大，如果滚子在软磨双端面时残磁较大，磨削双端面时吸附的金属屑随滚子进入双端面盘套中，易划伤滚子外径表面；另一方面由于滚子磨削双端面时是靠滚子外径与盘套内径定位，残磁的存在会影响定位，进而微量影响滚子的基准端面圆跳动和两端面的平行度。

1.3 对清洁度的影响

滚子残磁较大时，会使金属屑、砂轮磨损颗粒等杂物吸附在滚子表面上难以洗净，影响轴承清洁度。

1.4 对磨削滚子外径表面粗糙度的影响

滚子残磁较大时，杂质被吸附在滚子外径表面上，造成磨削划伤；同时残磁较大会使滚子在金属导轮和上、下刀板间运行时产生阻力矩，影响滚子转动灵活性，因此使其外径表面粗糙度受到影响。分别对精磨、终磨滚子在不同残磁状态下进行了磨加工试验，结果如表2和表3所示。

为了保证试验的准确性，表2和表3中的3个规格的滚子在外径面加工前直径相互差、角度差等项目都是经过测量的合格产品，而且磨量相同。从表2和表3试验结果可以得出：滚子残磁较大时，滚子外径面精磨、终磨后的表面粗糙度值较大；残磁较小时，滚子外径面精磨、终磨后的表面粗糙度值也较小，但其影响不十分突出。如果综合精磨和终磨外径面这2个工序，其影响程度约在0.02～0.08 μm。在试验中还发现部分残磁较大的滚子大、小端表面粗糙度值不均，精磨影响在0.02～0.05 μm；终磨影响在0.01～0.04 μm。残磁较小的滚子两端表面粗糙度值相差较小(0～0.03 μm)。滚子长度大于30 mm的两端表面粗糙度值相差较大。滚子直径大小和磨削前残磁的大小对加工后滚子表面粗糙度的影响大小也不同。总之，试验说明残磁的存在影响滚子磨加工的表面粗糙度。

从表2和表3还可以看出，圆锥滚子和圆柱滚子在精磨和终磨加工时，表面粗糙度受残磁影响的大小也略有不同，圆锥滚子略大一些，这是因为圆锥滚子磨削采用金属导轮所致。

表2 残磁对滚子精磨外径表面粗糙度的影响

表3 残磁对滚子终磨外径表面粗糙度的影响

1.5 对滚子超精质量的影响

滚子在超精时如果残磁较大，则清洁度难以保证，使一些杂质随滚子进入超精区域，当积存较多时就会堵塞油石孔隙，使油石切削性能变差，从而造成超精瘤或外径表面划伤，影响滚子表面质量。

1.6 残磁对滚子测量精度的影响

同一套轴承中滚子直径相互差过大会影响轴承使用寿命。实际生产中有时由于滚子残磁较大，吸附在其表面的杂质没有清理干净，将影响直径尺寸、角度及凸度等测量的准确性。尤其是使用滚子直径分选机进行尺寸分选，这方面影响体现得更为明显。

2 改进建议及方案

减弱或消除滚子残磁的最好方法是交流退磁法，即使带有残磁的滚子或原材料在交变磁场中受到一个幅值递增而方向变化的磁场作用，使滚子的残磁减弱到最低程度。在滚子的加工过程中应采取下述3次退磁。

(1)滚子原材料备料过程中，在拔丝机入口处安装一台退磁机，实现退磁、拔丝一次完成。由于在原材料拔丝前的校直和荒磨外径过程产生的残磁最大可达250 mT，因此退磁机产生磁场必须足够强大，以便使材料磁畴能克服所遇到的最高势垒，实现磁矩重新取向，消除或减弱残磁。

(2)滚子在球基面磨削完成后进行退磁，以减弱磨削时滚子在磁盘上引进的残磁。

(3)涂油包装后进行成盒退磁，减弱精、终磨加工中产生的残磁。

通过3次随机退磁，可消除滚子顽固残磁不易退净的现象，避免了重复充磁而形成的复杂影响，从而使滚子残磁控制在0.2 mT以下。为了减小残磁对滚子质量的影响，还应严格控制原材料的残磁量。磨削圆锥滚子球基面时，推荐采用立式无磁磨床，从根本上杜绝滚子加工设备磁盘引进的残磁。

3 结束语

本例只对铁路轴承滚子进行试验，验证残磁对其质量的影响程度。同时应当指出，残磁对其他轴承用滚子同样会造成不良影响，实际生产中应采取相应措施消除或减弱滚子残磁。