轴承退磁机退磁效果分析

陈国华，吴 龙

（1.哈尔滨轴承集团公司 质量控制部，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨哈轴精密轴承制造有限公司，黑龙江 哈尔滨150036）

1 前言

现代机械制造业对轴承的工作性能要求越来越高，轴承的旋转精度和使用寿命是衡量其工作性能的重要指标，先进的退磁技术是保证旋转精度和使用寿命的重要手段。在人们的日常生活及工作过程中，在交通工具、办公自动化设备、家用电气等各种物品中，由于轴承加工中遗留残磁的影响，造成轴承产品噪声的增大及使用寿命的降低，对人们的生活质量产生直接的影响，所以消除轴承中的残磁对保证轴承产品质量、降低噪音、提高使用寿命具有重要意义。

2 测磁及退磁的原理与方法

2.1 测磁原理与方法

测磁仪根据霍尔效应原理工作，当外界磁场By垂直地作用于一定的激励电流Ix，流经霍尔元件Hz时，在与电流磁场成直角的方向上会产生霍尔电势EHz，如图1 所示。

图1 霍尔效应

EHz=K•Ix•By，公式中K为霍尔常数，它决定于霍尔材料的特性及几何尺寸等。

由此可见，当霍尔材料及其几何尺寸已经选定，电流Ix给定，那么霍尔电势Ix就与被测磁场By成正比。

本仪器主要由霍尔探头、调整电路、IKC调制电源、交流放大电路、指示电路、超差发讯电路、稳压电源等部分组成。仪器的原理方框图如图2 所示。

测磁仪在检测大批量轴承产品的过程中，霍尔探头受手温的影响容易产生飘移，因此，使用时应握在探头的手柄上，以减少手温的影响。测量时必须使探头垂直于被测轴承或轴承内圈、外圈、滚子端面，并沿着端面和内外倒角处用较快的速度旋转几圈，观察指针的反应。当探头经过残磁集中点或其附近时，指针会产生快速运动，由此可以知道残磁中点的位置，一般轴承根据大小会有1到3个以上的残磁集中点，残磁量多对轴承的影响很大。

图2 测磁方框原理图

2.2 退磁原理

退磁原理为：轴承零件及成品在交变的多方向磁场作用下，内部原来的磁畴定向排列被破坏，各分子电流的磁场紊乱后彼此抵消，使之原来的剩磁趋于零。根据安培环路定理可知，当铁芯线圈匝数和磁路的长度一定时，磁场强度仅与电流成正比，因此，采用衰减电流的方法来实现磁场的衰减而退磁。轴承套圈的上端面退磁效果最差，说明退磁磁场的均匀性对退磁效果影响很大。磁场越强、磁力线越强退磁效果越好，反之就差。要使轴承及轴承零件均匀退磁，必须将其置于均匀强磁场的传送带中。任何一种交流退磁都无法使轴承达到残磁为零的理想状态[1]。

目前轴承的退磁方法是采用退磁机。退磁机是一种将工件中残留的剩磁除去，使其接近于零的一种机械装置。

3 轴承存在残磁的原因及消除方法

轴承存在残磁有以下几个原因：

（1）轴承设计中对轴承零件所需材料的选择，直接影响轴承中残磁的存在，比如选择非导磁材料轴承。

（2）轴承制造过程中采用电磁夹具。

（3）轴承装配过程中对轴承零件及成品处在磁场强度较大空间检测、安装、清洗、涂油、包装也会影响轴承中残磁的存在。采用无磁污染的技术标准及适合的条件。

（4）存放的过程中如果在强磁场的范围内也会对轴承产生残磁。采用无磁污染的空间存放轴承，消除残磁的存在。根据以上的分析，对生产轴承产品及加工过程中，应严格按照技术条件要求及生产加工工艺标准执行。随时发现问题及时解决，才能有效控制好轴承的产品质量。

4 常用的退磁方法及装备

4.1 孔形线圈退磁法

采用5 000-10 000安匝的线圈，接通220V、50Hz的电源，把工件穿过带交流电的孔形线圈，然后移到轴向距离不小于1.5m处，再切断电源。

4.2 U形（或口型或山型）线圈递减电流法

这个孔形线圈带有开关的电流调整机构，退磁时把工件放到线圈的交流磁场中，工件可保持不动，通过控制调整机构达到消磁的目的,直到退磁工作全部完成，再将工件移走。

4.3 交流磁轭退磁法

交流磁轭法通常用于大型零件退磁。将交流磁轭从零件表面上方通过然后离开零件表面450mm以外，这种退磁操作根据需要须重复进行多次，以覆盖整个零件表面。操作时要求沿着同一方向进行，一个退磁周期结束后再返回零件表面，如此反复几次以达到预定的退磁效果。

4.4 分档降低交流电流退磁法

运用变阻器或时序控制电路实现交流电流的衰减。在使用分档降低交流电流法退磁时，逐次降低电流，每次降低电流值不超过前一次的50%，分档应尽可能小，以便使零件获得良好的退磁效果。

4.5 直流换向退磁法

使用直流稳压电源和调压换向装置实现退磁磁场的衰减，退磁时将工件放置于电磁铁的两磁极之间，其磁场须强，足以使工件达到磁饱和状态。然后以小的分档逐级降低磁场，每降一档切换一次磁场方向，直到电流降到零为止。

4.6 R-L-C退磁方式

R-L-C退磁电路方式：该退磁电路以R-L-C放电回路（衰减震荡电路）为基础，利用充电电容瞬时放电，在磁感应线圈中形成极强的脉冲磁场，实现轴承套圈退磁。目前我公司使用的退磁方式为R-L-C退磁电路方式，是退磁机的常用方式，同时也可用作在机退磁，可减少生产环节。与工频交流退磁装置相比，这种装置电源损耗低，退磁质量好，如图3 所示。

4.7 工频交流退磁方式

工频交流退磁装置电路：这种电路直接以正旋交流电作为励磁电源，具有简单实用的特点，在轴承生产中被广泛采用，但退磁过程不易保持一致，且能源利用低，功耗大，容易产生线圈过热现象。其基本工作原理如下：

退磁器是由一个C型铁芯和两个励磁线圈组成。要求退磁器的外壳和上盖必须应用非金属不导磁的尼龙绝缘胶木板材料，励磁线圈采用玻璃纤维双包扁铜线绕制，白纱带包扎，绝缘清漆浸沾后烘干。C型铁芯采用硅钢片冲压成型后叠制而成。退磁器的磁场强度与励磁线圈的导线截面积、匝数、电压及C型铁芯的材料、截面积、长度有关[3]。输送带必须是由一对不导磁的带轮和一条耐油强度极大的橡胶带组成，才能避免磁性传给被退磁的轴承及零配件。在选择退磁机时，根据不同规格尺寸轴承进行计算和设计，选择最佳方案，以满足实际生产中的应用。退磁装置如图4 所示。

图3 退磁电路简图

图4 退磁机简图

5 退磁机的优缺点、注意事项及改进措施

目前使用的轴承退磁机有在机连接立式退磁机、平板平面式退磁机、落地平台式退磁机、龙门通过式退磁机、手持便携式退磁机等。

（1）在机连接立式退磁机的优点是随机连接，节省了操作者加工完零件后再退磁的时间及力量，实用安全方便有效。缺点是密封性能不好，容易进入冷却水而影响加工零件的退磁处理。注意事项是将其密封牢固作好防水措施。

在车间的生产过程中，由于长期使用，退磁机的内部电磁线圈因长期发热并振动及退磁材料的安装等方面问题，使体积大而重的电磁线圈松动并倾斜，使得经退磁机退磁后的轴承残磁消除不净，始终残留0.1mT左右。

经过分析各方面的原因，发现退磁机内退磁器位置偏离原位而倾斜10°左右的角度，并且使退磁器下安装板变形，使其磁场磁通量角度的变化引起霍尔电势的变化，发生轴承存在残磁的现象。通过重新安装固定好退磁器并加厚固定板后，消除了轴承产品在退磁后留有残磁的现象。

（2）平板式退磁机的优点是可以很方便地根据加工轴承零件的退磁效果来选择退磁机的大小，防止加工后的轴承零件残磁退不干净的现象发生。缺点是使用独立电源，安放位置应安全稳定可靠。注意事项是选择合适的地点，注意用电安全，防止发生电气事故。

（3）落地平台式退磁机的优点是大批量的对轴承及零件进行退磁，速度快，退磁清洗同时进行。缺点是退磁不干净，并且需要适当的空间位置。注意事项是选择好安装条件及位置，退磁不干净的轴承及零件应挑选出来重新退磁，直到退干净残磁为止。

（4）龙门通过式退磁机的优点是退磁效果好，很少有残磁现象发生。缺点是耗电量大并且占用较大的空间。注意事项是需专人看守管理，并保障安全。不退磁时及时关闭电源，防止能源的浪费。

（5）手持便携式退磁机的优点是灵活方便，简单适用，安全可靠。缺点是退磁只适用于固定规格尺寸的轴承及零件。注意事项是选择适合的产品消磁。

6 结束语

通过分析轴承产品从材料到生产加工、检测、装配、清洗、涂油、存放过程中可能存在磁污染及相关的解决措施，消除残磁的影响，提高轴承产品质量。

[1] 刘兴民.关于退磁方法的讨论[J].宇航计测技,2002,22（5）：12～15.

[2] 王红军.滚动轴承测试技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3] 李立群.磁路及铁芯线圈教学辅导[J].当代电大【理工】,1995,（1）：32～37.