轴承滚子磁痕探伤分析

班 君， 刘秀莲，罗 燕

轴承滚子磁痕探伤分析

班 君1， 刘秀莲2，罗 燕1

（1. 中航工业哈尔滨轴承有限公司 研发中心，黑龙江 哈尔滨150025；2. 中航工业哈尔滨轴承有限公司 工程技术部，黑龙江 哈尔滨150025）

依据国家标准，采用磁粉探伤的方法对滚子的表面缺陷进行检查，并采用金相法分析，从宏观和微观两方面确定磁痕产生的原因。结果显示，带状碳化物超标是引起磁粉堆积形成磁痕的原因。

轴承；圆柱滚子;带状碳化物；磁痕显示

1 前言

轴承是各类机械装备的重要基础零件，是支承轴旋转的零件，同时承受轴上旋转的零件重量，因此，要严格按照工艺规程生产，将缺陷控制在标准之内。轴承零件在加工过程中不可避免出现缺陷，要快速准确地挑出缺陷，保证零件质量。一般在零件终磨后，采用无损检测的方法即磁粉探伤法，对轴承零件进行100%探伤检查，以保证轴承零件的质量。磁粉探伤是轴承零件加工过程中控制产品质量的一种检测手段，是利用磁粉检测已磁化的铁磁性零件，若表面层存在缺陷，则产生漏磁场，通过磁痕显示出来，从而检测出零件表面及近表面缺陷。磁粉探伤是检查铁磁性材料中的非金属夹杂物、白点、疏松、裂纹等缺陷的常用检测手段，但不能定量分析这些缺陷的位置和形状，如缺陷的宽度、深度及其埋藏深度等，也就是说，用肉眼观察缺陷表面的磁痕显示只能确定缺陷存面的位置及形状，不能提供缺陷尺寸。若需定量分析这些缺陷的位置和形状，通常采用金相法。

轴承零件常见的缺陷可分为两类，第一类为材料缺陷，第二类为加工缺陷。原材料最常见缺陷是裂纹、折叠等，而加工缺陷，因轴承零件需多道工序加工，通常是由锻造、冲压、车削、热处理以及磨削等工序完成，因此加工类缺陷较多，常见的加工缺陷有锻造缺陷、热处理缺陷、磨削裂纹等，不同的缺陷磁痕显示的形状、位置各不相同。

2 滚子工作面磁痕显示原因分析

2.1宏观分析

采用体视显微镜37081观察，发现滚子工作表面存在一条轴向线形磁痕，磁粉附着轮廓较清晰，并与材料的轧制方向一致，其形貌见图1。对其磁痕部位磨抛，经过4%硝酸酒精浸蚀后观察，磁痕部位出现两条灰白色轴向条纹，对其放大观察未见裂纹缺陷，形貌见图 2。

2.2组织分析

仪器采用金相显微镜Axiovert200MA，放大观察滚子工作面磁痕位置灰白色轴向条纹，确定为沿轧制方向分布的带状碳化物，其形貌见图3、图4；将滚子轴向取样，磨抛观察滚子心部带状碳化物，级别为3级（标准值：≤2级），形貌见图 5、图 6；垂直磁痕经过磨抛，观察滚子的横截面，未发现磁痕显示部位存在裂纹缺陷；滚子的淬回火组织为3级（标准值：1级～5级）。

2.3硬度检测

仪器采用洛氏硬度计HR-150，检测滚子端面硬度，实测值59.0、59.5、59.5 HRC（标准值：58.0～63.0HRC）。

图1 滚子工作面轴向磁痕形貌，5×

图2 磁痕部位浸蚀后灰白色条纹形貌

图3 滚子工作面带状碳化物

图4 由3图放大的带状碳化物

图5 滚子心部带状碳化物

图6 滚子心部带状碳化物形貌

2.4钢种鉴别

经WKX-5看谱镜分析，滚子钢种符合GCr15钢标准。

3 结果分析

该滚子为棒料车制成形，未经锻造处理。宏观分析发现，滚子工作面磁痕显示为轴向线形，并与钢材的轧制方向一致。放大观察，未见裂纹等其它缺陷。微观分析发现，磁痕显示位置为沿轧制方向分布的带状碳化物。纵向取样观察滚子的心部组织，其带状碳化物超过标准规定。带状碳化物引起轴承滚子材料中化学成分不均匀，形成偏析现象，破坏了金属的连续性，导致滚子探伤检查时，在工作面成分偏析严重位置产生漏磁场，引起磁粉堆积形成磁痕。对轴承零件来说，表面存在缺陷的轴承零件是不允许使用的，因此该批带状碳化物超标的滚子应做报废处理，以免影响轴承的使用寿命。

4 结论

滚子的热处理质量符合JB/T1255标准规定，而带状碳化物不符合JB/T18254标准规定。滚子工作表面的轴向磁痕是由带状碳化物引起的。

［1］JB/T 1255-2001，高碳铬轴承钢滚动轴承零件， 热处理技术条件 7-8［S］.

［2］全国滚动轴承标准化技术委员会.中国机械工业标准汇编 （上）——高碳铬轴承钢［S］.北京：中国标准出版社，2004.13-14.

［3］ 全国滚动轴承标准化技术委员会.中国机械工业标准汇编 (下)—— 铁路机车辆滚动轴承零件裂纹检验［S］. 北京：中国标准出版社,2004. 605-607.

［4］JB/T10338-2002， 滚动轴承零件磁粉探伤规范613-614［S］.

［5］屠海令，于勇.金属材料理化检测全书［M］. 北京：化学工业出版社，2006.245-249.

（编辑：林小江）

图2 进给部分导轨安装示意图

4 结束语

通过对3MZ136球轴承内沟磨床进给部分的改造，加入了滚柱交叉导轨副，比原结构静压导轨稳定性好，能实现高刚性、高负荷运动，使机床进给更加平稳，摩擦小，不容易磨损，容易维护。通过采用伺服电机、联轴器、滚珠丝杠横向进给方式，使用联轴器进行传动，横向进给更加平稳。通过电器程序控制伺服电机，横向进给精度提高，实现准确的进给和后退，使轴承套圈加工精度准确，同时也增大了横向进给的行程。改造前该机床只能加工单沟轴承套圈，而增大了横向进给行程后，可以加工双沟和多沟轴承的套圈，从而实现一机多能。降低了采购新设备的成本，扩大了机床的用途。

（编辑：王立新）

Analysis for magnetic trace inspection of bearing roller

Ban Jun1, Liu Xiulian2, Luo Yan1
(1. Bearing R＆D Center, AVIC Harbin Bearing Co., Ltd., Harbin 150025，China; 2. Engineering Technology Department, AVIC Harbin Bearing Co., Ltd., Harbin 150025，China)

According to the national standard, the method of magnetic particle inspection is used to inspect the roller surface defect, and the metallography analysis is used to determine the causes of the magnetic marks from the macro and micro two aspects. The results showed that the banded carbide exceeding the standard is the cause of magnetic particle accumulati on to the formation of the magnetic marks.

bearing; cylindrical roller; banded carbide; magnetic marks show

TH878+.3

B

1672-4852（2015）01-0041-03

2015-03-11.

班 君（1963 -），女，高级工程师.