轴承零件非导电材料缺陷试样加工技术

轴承生产制造过程中， 失效分析 的检测分 析是与轴承产 品的质量及 其技术进 步密切相 关的一项重要工作。通过 可靠 的检测结果 ， 可 以判断材料选择 的合理性及原材料 质量存在 的问题 、 改善零件在冷热加工 中存在 的不合理 加工工艺 ， 也可 以判断原始设计是否合理 ， 纠
精度高 、 加工周期短 、 不会使得工件产生烧伤 。
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轴承技术
２ ０ １ ３年第 ４ 期
轴承零件非导 电材料缺陷试样加工技术
（ 技 术 中心） 仵 永刚 张
摘
玲
杨
争
张筱旭
要： 对于轴承零件表面以及次表层非导电缺陷进行线切割取样 ， 通过采用超声波探伤技
术， 从而确定零件内部缺陷的位置 ； 并设计新的非导电缺陷试样加工方法 ， 提高 了线切割加 工试样
线切割机床断丝 ， 出现” 进退两难” 的情况， 无 法按要求完成取样工作 ， 直接影响后续分析工
作顺利有效开展。
２ 原 因分 析
线切割的工作原理 ： 利用连续移动钨钼合 金丝（ 称为电极丝） 作电极 ， 对工件进行电脉冲
经初步判断后对 于此类型磁痕 即磁痕 高频火花放电 ， 产生瞬间高温使工件材料局部 过程中，
取切 割加 工 的位 置 时 有 意避 开暴 露 在 表 面 缺
正某些不尽合理 的方面并提高轴承 产品的整 体可靠 性。通 常， 对于样 品 的取 样切 割流 程
为： 目 视缺陷或通过探伤显示的缺 陷一选取缺 陷切割位置一线切 割加工 取样一磨制试样一 借助显微镜观察缺陷显微形貌。 其 中轴承零件 的线切割加 工取样是零 件 检测分析的一个重要工序 ， 为 了对所检样件利 用 各类 检测仪 器进 行 有效 分析 ， 首要 任 务 就是 从零件或待检样品上获得位置准确 的、 符合观 察要求的缺陷试样。 日常工作 中， 往往在针对 含有表面磁痕的缺陷样件或露头缺 陷样件时， 线切割取样过程经 常会出现 由于缺 陷 内的非 导 电材料而引起线切割钼丝断路 ， 严重 时引起
的速度 ； 为快速准确确定缺陷性质 ， 进行失效分析提供保障。 关键词 ： 非导电缺陷 ； 超声探伤 ； 电火花线切割加工
ｌ 存在 问题
熔化或汽化蚀除金属 、 切割成型。线切割加工 是一种非接触、 宏观加工力很小的加工方式蚀 除金属 ’ 、 切 割 成 型 。它 具 有 加 工 余 量 小 、 加 工
陷或者磁痕 ， 或者采取对表面缺陷绕行 的方法 进行取样 ， 但还是无法避免线切割钼丝 与样 品 次表层 以及更深层非 导电材料相遇 的情况发 生， 从 而导致线切割加工的整体效率 降低 ， 甚
至无法 继续 移动 ， 放 弃 现 有 样 品而 重新 选 择 取 样。
图１ 是常见于轴承内圈内径次表层非金属 夹杂物的分布情况， 此类形态分布 的夹杂物在 内径表面引起的磁痕长短 、 分布位置等是不能 完全代表夹杂物在样 品 内夹杂物的分布状 态 的， 如果根据一般经验选取取样位置和钼丝切 割线路必会 造成钼丝与非金属夹杂物遭 遇而 产生“ 进退两难” 的情况。因此 ， 在线切割取样
４ ． ３ 根据实际加工情况 ， 采用新的非金属材料 夹杂缺陷失效样件的加工工艺流程 ， 解决 了线 切割过程中遭遇非导电缺陷而出现 的断路 、 不
面形态 ， 调 整超声 波探 伤仪 各参数 至合理 位
置。
走丝等情况 ， 有效提高线切割加工取样 的效率
和取样 的准 确性 、 有效性 。
态， 选择合适的双 晶探头 以及合理 的超声波参 数， 对零件次表层部位缺陷实现了缺陷准确定
位。
３ ． ２ ． ４ 超声波定位方法具体操作 ３ ． ２ ． ４ ． １ 根据缺 陷外观形貌形态并借助其它 观察手段 ， 初步判断缺陷性质。 ３ ． ２ ． ４ ． ２ 根据零件缺陷所在部位 以及缺陷表
３ ． ２ ． ４ ． ３ 沿 表面 缺陷 部位缓慢 移 动探头 ，
（ 上接第 ２ ９页） 力及理论 寿命 ， 从而延长轴承 的使用寿命 ， 保 证高可靠性 、 寿命达到 ２ ０年的要求。
２ 、 理 论设 计创 新
成 果 及获 奖情况
荣获洛阳市科技进步二等奖 、 洛阳 Ｌ Ｙ Ｃ轴 承有限公司科技进步一等奖。 成果应用情况 该 项 目轴 承在结 构设计 、 表面 黑化 处理
由上述原理可知 ， 影响加工取样效率关键 之处在于 ， 当钼丝遭 遇到非导 电材料 时， 特别 是非金属夹杂物等材料缺陷时 ， 电极丝 电流断 路， 造成电极丝和非金属材料之间没有 电脉 冲 火花放 电而 无 法 对 所 选 试 样 实 现 蚀 除 加 工 和 取样。鉴于此情况 ， 检ｉ 贝 ４ 分析人员 以及线切割 机操作人员根据样品实际情况和个人经验 ， 虽 然在线 切割 加工 时 采 取 了一 些措 施 ， 比如 在 选
通过后续金相观察对 表层 以及次表层缺 陷性 质进行分析。
ห้องสมุดไป่ตู้４ 结论
４ ． １ 通过增加了超声波探伤工序 ， 优化了非金
属材 料夹 杂 缺 陷失 效 样 件 的 取 样 加 工 工 艺 流
程。
４ ． ２ 依据零件缺陷部位 的形状和缺陷分布状
图 ２ 双 晶探头 有效 检测 区域示 意 图
工 艺 和 圆锥 滚子 对 数 曲线 设 计 及 加 工 技 术 等
通过大量有 限元分析 ， 确定了轴承滚子的
凸度形状 ， 改善 了轴承内部滚子与滚道接触应
力分布情况。
３ 、 加 工 工艺创 新
方面实 现 了集 成创 新 ， 达 到 国 内领先 水 平 。
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轴承技术
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观察超声波显示波形 ， 并随时记录零件缺陷部
头
位次表层缺陷的分布位置及深度 、 分布形 态等
信息。 ３ ． ２ ． ４ ． ４ 结 合零 件表 面及 次 表层 （ 心部 ） 的缺
陷分 布状 态 ， 选取切 害 Ｊ Ｉ 位置进行线 切割取样 ，