軸承退磁機退磁效果分析

陳國華，吳 龍

（1.哈爾濱軸承集團公司 質量控制部，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱哈軸精密軸承制造有限公司，黑龍江 哈爾濱150036）

1 前言

現代機械制造業(yè)對軸承的工作性能要求越來越高，軸承的旋轉精度和使用壽命是衡量其工作性能的重要指標，先進的退磁技術是保證旋轉精度和使用壽命的重要手段。在人們的日常生活及工作過程中，在交通工具、辦公自動化設備、家用電氣等各種物品中，由于軸承加工中遺留殘磁的影響，造成軸承產品噪聲的增大及使用壽命的降低，對人們的生活質量產生直接的影響，所以消除軸承中的殘磁對保證軸承產品質量、降低噪音、提高使用壽命具有重要意義。

2 測磁及退磁的原理與方法

2.1 測磁原理與方法

測磁儀根據霍爾效應原理工作，當外界磁場By垂直地作用于一定的激勵電流Ix，流經霍爾元件Hz時，在與電流磁場成直角的方向上會產生霍爾電勢EHz，如圖1 所示。

圖1 霍爾效應

EHz=K?Ix?By，公式中K為霍爾常數，它決定于霍爾材料的特性及幾何尺寸等。

由此可見，當霍爾材料及其幾何尺寸已經選定，電流Ix給定，那么霍爾電勢Ix就與被測磁場By成正比。

本儀器主要由霍爾探頭、調整電路、IKC調制電源、交流放大電路、指示電路、超差發(fā)訊電路、穩(wěn)壓電源等部分組成。儀器的原理方框圖如圖2 所示。

測磁儀在檢測大批量軸承產品的過程中，霍爾探頭受手溫的影響容易產生飄移，因此，使用時應握在探頭的手柄上，以減少手溫的影響。測量時必須使探頭垂直于被測軸承或軸承內圈、外圈、滾子端面，并沿著端面和內外倒角處用較快的速度旋轉幾圈，觀察指針的反應。當探頭經過殘磁集中點或其附近時，指針會產生快速運動，由此可以知道殘磁中點的位置，一般軸承根據大小會有1到3個以上的殘磁集中點，殘磁量多對軸承的影響很大。

圖2 測磁方框原理圖

2.2 退磁原理

退磁原理為：軸承零件及成品在交變的多方向磁場作用下，內部原來的磁疇定向排列被破壞，各分子電流的磁場紊亂后彼此抵消，使之原來的剩磁趨于零。根據安培環(huán)路定理可知，當鐵芯線圈匝數和磁路的長度一定時，磁場強度僅與電流成正比，因此，采用衰減電流的方法來實現磁場的衰減而退磁。軸承套圈的上端面退磁效果最差，說明退磁磁場的均勻性對退磁效果影響很大。磁場越強、磁力線越強退磁效果越好，反之就差。要使軸承及軸承零件均勻退磁，必須將其置于均勻強磁場的傳送帶中。任何一種交流退磁都無法使軸承達到殘磁為零的理想狀態(tài)[1]。

目前軸承的退磁方法是采用退磁機。退磁機是一種將工件中殘留的剩磁除去，使其接近于零的一種機械裝置。

3 軸承存在殘磁的原因及消除方法

軸承存在殘磁有以下幾個原因：

（1）軸承設計中對軸承零件所需材料的選擇，直接影響軸承中殘磁的存在，比如選擇非導磁材料軸承。

（2）軸承制造過程中采用電磁夾具。

（3）軸承裝配過程中對軸承零件及成品處在磁場強度較大空間檢測、安裝、清洗、涂油、包裝也會影響軸承中殘磁的存在。采用無磁污染的技術標準及適合的條件。

（4）存放的過程中如果在強磁場的范圍內也會對軸承產生殘磁。采用無磁污染的空間存放軸承，消除殘磁的存在。根據以上的分析，對生產軸承產品及加工過程中，應嚴格按照技術條件要求及生產加工工藝標準執(zhí)行。隨時發(fā)現問題及時解決，才能有效控制好軸承的產品質量。

4 常用的退磁方法及裝備

4.1 孔形線圈退磁法

采用5 000-10 000安匝的線圈，接通220V、50Hz的電源，把工件穿過帶交流電的孔形線圈，然后移到軸向距離不小于1.5m處，再切斷電源。

4.2 U形（或口型或山型）線圈遞減電流法

這個孔形線圈帶有開關的電流調整機構，退磁時把工件放到線圈的交流磁場中，工件可保持不動，通過控制調整機構達到消磁的目的,直到退磁工作全部完成，再將工件移走。

4.3 交流磁軛退磁法

交流磁軛法通常用于大型零件退磁。將交流磁軛從零件表面上方通過然后離開零件表面450mm以外，這種退磁操作根據需要須重復進行多次，以覆蓋整個零件表面。操作時要求沿著同一方向進行，一個退磁周期結束后再返回零件表面，如此反復幾次以達到預定的退磁效果。

4.4 分檔降低交流電流退磁法

運用變阻器或時序控制電路實現交流電流的衰減。在使用分檔降低交流電流法退磁時，逐次降低電流，每次降低電流值不超過前一次的50%，分檔應盡可能小，以便使零件獲得良好的退磁效果。

4.5 直流換向退磁法

使用直流穩(wěn)壓電源和調壓換向裝置實現退磁磁場的衰減，退磁時將工件放置于電磁鐵的兩磁極之間，其磁場須強，足以使工件達到磁飽和狀態(tài)。然后以小的分檔逐級降低磁場，每降一檔切換一次磁場方向，直到電流降到零為止。

4.6 R-L-C退磁方式

R-L-C退磁電路方式：該退磁電路以R-L-C放電回路（衰減震蕩電路）為基礎，利用充電電容瞬時放電，在磁感應線圈中形成極強的脈沖磁場，實現軸承套圈退磁。目前我公司使用的退磁方式為R-L-C退磁電路方式，是退磁機的常用方式，同時也可用作在機退磁，可減少生產環(huán)節(jié)。與工頻交流退磁裝置相比，這種裝置電源損耗低，退磁質量好，如圖3 所示。

4.7 工頻交流退磁方式

工頻交流退磁裝置電路：這種電路直接以正旋交流電作為勵磁電源，具有簡單實用的特點，在軸承生產中被廣泛采用，但退磁過程不易保持一致，且能源利用低，功耗大，容易產生線圈過熱現象。其基本工作原理如下：

退磁器是由一個C型鐵芯和兩個勵磁線圈組成。要求退磁器的外殼和上蓋必須應用非金屬不導磁的尼龍絕緣膠木板材料，勵磁線圈采用玻璃纖維雙包扁銅線繞制，白紗帶包扎，絕緣清漆浸沾后烘干。C型鐵芯采用硅鋼片沖壓成型后疊制而成。退磁器的磁場強度與勵磁線圈的導線截面積、匝數、電壓及C型鐵芯的材料、截面積、長度有關[3]。輸送帶必須是由一對不導磁的帶輪和一條耐油強度極大的橡膠帶組成，才能避免磁性傳給被退磁的軸承及零配件。在選擇退磁機時，根據不同規(guī)格尺寸軸承進行計算和設計，選擇最佳方案，以滿足實際生產中的應用。退磁裝置如圖4 所示。

圖3 退磁電路簡圖

圖4 退磁機簡圖

5 退磁機的優(yōu)缺點、注意事項及改進措施

目前使用的軸承退磁機有在機連接立式退磁機、平板平面式退磁機、落地平臺式退磁機、龍門通過式退磁機、手持便攜式退磁機等。

（1）在機連接立式退磁機的優(yōu)點是隨機連接，節(jié)省了操作者加工完零件后再退磁的時間及力量，實用安全方便有效。缺點是密封性能不好，容易進入冷卻水而影響加工零件的退磁處理。注意事項是將其密封牢固作好防水措施。

在車間的生產過程中，由于長期使用，退磁機的內部電磁線圈因長期發(fā)熱并振動及退磁材料的安裝等方面問題，使體積大而重的電磁線圈松動并傾斜，使得經退磁機退磁后的軸承殘磁消除不凈，始終殘留0.1mT左右。

經過分析各方面的原因，發(fā)現退磁機內退磁器位置偏離原位而傾斜10°左右的角度，并且使退磁器下安裝板變形，使其磁場磁通量角度的變化引起霍爾電勢的變化，發(fā)生軸承存在殘磁的現象。通過重新安裝固定好退磁器并加厚固定板后，消除了軸承產品在退磁后留有殘磁的現象。

（2）平板式退磁機的優(yōu)點是可以很方便地根據加工軸承零件的退磁效果來選擇退磁機的大小，防止加工后的軸承零件殘磁退不干凈的現象發(fā)生。缺點是使用獨立電源，安放位置應安全穩(wěn)定可靠。注意事項是選擇合適的地點，注意用電安全，防止發(fā)生電氣事故。

（3）落地平臺式退磁機的優(yōu)點是大批量的對軸承及零件進行退磁，速度快，退磁清洗同時進行。缺點是退磁不干凈，并且需要適當的空間位置。注意事項是選擇好安裝條件及位置，退磁不干凈的軸承及零件應挑選出來重新退磁，直到退干凈殘磁為止。

（4）龍門通過式退磁機的優(yōu)點是退磁效果好，很少有殘磁現象發(fā)生。缺點是耗電量大并且占用較大的空間。注意事項是需專人看守管理，并保障安全。不退磁時及時關閉電源，防止能源的浪費。

（5）手持便攜式退磁機的優(yōu)點是靈活方便，簡單適用，安全可靠。缺點是退磁只適用于固定規(guī)格尺寸的軸承及零件。注意事項是選擇適合的產品消磁。

6 結束語

通過分析軸承產品從材料到生產加工、檢測、裝配、清洗、涂油、存放過程中可能存在磁污染及相關的解決措施，消除殘磁的影響，提高軸承產品質量。

[1] 劉興民.關于退磁方法的討論[J].宇航計測技,2002,22（5）：12～15.

[2] 王紅軍.滾動軸承測試技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[3] 李立群.磁路及鐵芯線圈教學輔導[J].當代電大【理工】,1995,（1）：32～37.