鐵路軸承滾子殘磁的退磁技術(shù)

王建民，楊俊濤

（洛陽LYC軸承有限公司 裝備制造公司，河南 洛陽 471039）

在軸承生產(chǎn)中，殘磁是一項重要指標(biāo)。因為軸承加工和使用過程中，殘磁會吸附磁性物質(zhì)，加快軸承的磨損和破壞，影響軸承的精度和使用壽命。為適應(yīng)鐵路現(xiàn)代化進(jìn)程，滿足鐵路貨車提速、重載及貨車裝備現(xiàn)代化對輪軸的發(fā)展要求，對鐵路軸承工作性能的要求越來越高，對軸承的殘磁要求也越來越嚴(yán)格，依據(jù)有關(guān)規(guī)定，鐵路軸承殘磁應(yīng)小于0.3 mT。

1 殘磁產(chǎn)生原因和危害

軸承滾子產(chǎn)生的殘磁主要歸因于滾子加工特點，滾子磨端面時需吸附在磁盤上加工，由于受自身端面面積的影響，需要有較強的磁場才能將滾子緊緊地吸附在磁盤上，滿足滾子磨削加工的工藝要求；滾子的磁粉探傷也是在很強的磁場中進(jìn)行，會造成滾子的殘磁較大。滾子在粗、細(xì)磨加工結(jié)束后殘磁過大，會吸附微小金屬顆粒，影響滾子在下一工序磨削時的定位；同時也會使檢測值產(chǎn)生偏差和影響磨削后滾子的幾何精度。成品滾子殘磁過大，影響軸承裝配精度，進(jìn)而影響軸承質(zhì)量和壽命。

1.1 滾子加工工序間退磁

滾子的加工工藝流程為：沖壓→粗磨→軟磨→熱處理→粗磨端面→退磁→粗磨外徑面→細(xì)磨端面→退磁→細(xì)磨外徑面→磁粉探傷→退磁→超精→退磁→成品檢查殘磁、外觀和硬度→入庫。

整個滾子工藝流程共進(jìn)行了4次退磁。第1次退磁是為了滿足外徑面粗加工的工序需求，如果殘磁過大，可能影響外徑面加工時滾子的定位精度，從而影響滾子的加工精度，一般殘磁應(yīng)控制在0.5 mT以下。第2次端面細(xì)磨后退磁是為了保證滾子外徑面細(xì)磨加工時的定位精度，如果殘磁過大，可能影響滾子的加工精度和成品的幾何尺寸，一般應(yīng)控制殘磁在0.5 mT以下。第3次為磁粉探傷后退磁，用來消除強磁場探傷留下的殘磁，一般應(yīng)控制殘磁在0.4 mT以下，否則可能影響超精后外徑面表面粗糙度、形位公差等。最后一次為超精后退磁，其直接關(guān)系到成品滾子的殘磁量（又稱為點狀殘磁，是指殘磁較小時在工件表面成小點狀分布，且多出現(xiàn)在尖角處），必須滿足殘磁小于0.3 mT的要求。

1.2 退磁機

退磁機性能直接影響退磁質(zhì)量。20世紀(jì)80年代中期，普遍采用螺旋管線圈（低電壓大電流）退磁機和龍門式9-120退磁機進(jìn)行滾子退磁。以353130B型滾子為例，其大端直徑為22.213 mm，小端直徑為20.555 mm，長度為50.059 mm。

（1）端面粗、細(xì)磨2次退磁，均采用螺旋管線圈退磁機，由于滾子通過線圈的速度和空間形態(tài)不能有效控制，以及退磁機自身設(shè)計理念的問題，退磁后不能滿足殘磁小于0.5 mT的質(zhì)量要求，部分滾子端面邊沿殘磁較大，退磁效果見表1（每組300粒滾子，隨機抽樣，下同）。

表1 螺旋管線圈退磁機退磁效果 mT

（2）磁粉探傷后采用9-120退磁機退磁。整個退磁過程的交變磁場較強，磁場強度變化為：弱→強→弱→強→更弱。工件隨意放在傳送帶上均勻通過，退磁后殘磁超過0.4 mT的達(dá)到24%。

（3）超精后成品滾子退磁仍采用9-120退磁機，退磁效果見表2。由表可知，滾子殘磁超過0.3 mT的達(dá)到37%，且多次退磁的效果不明顯，不能滿足對滾子殘磁的技術(shù)要求。

表2 9-120退磁機退磁效果 mT

2 改進(jìn)措施

滾子退磁處理應(yīng)具備2個條件：一是磁極交迭，二是磁場強度的衰減。退磁機對滾子殘磁的退磁效果不僅與其結(jié)構(gòu)形式、功率大小有關(guān)，而且與退磁磁場強度的梯度分布是否合理、工件的通過方式、速度等有很大的關(guān)系。改進(jìn)前滾子殘磁主要分布在端面邊沿，分析退磁工作原理，認(rèn)為可以對退磁機進(jìn)一步優(yōu)化。

（1）針對螺旋管線圈退磁機存在的問題，改用TCTB-120C退磁機，其由帶鐵芯雙線圈和傳送機構(gòu)組成，退磁功率為6 kW。滾子端面磨削后通過傳送帶均勻經(jīng)過退磁機，退磁磁場強度變化為：弱→強→弱→強→弱，反復(fù)交替變化。改進(jìn)使用TCTB-120C退磁機后退磁效果見表3，基本達(dá)到殘磁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

表3 TCTB-120C退磁機退磁效果 mT

（2）滾子磁粉探傷后仍采用9-120退磁機退磁，經(jīng)過對退磁原理的分析，將傳送帶通道由原來的寬300 mm改為250 mm，與鐵芯同寬，滾子裝盒垂直放在傳送帶上通過，退磁后滾子殘磁超0.4 mT的降低至2%，基本滿足要求。由于滾子裝盒，減少了磕碰，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）超精后成品滾子退磁采用9-120退磁機，改進(jìn)前滾子殘磁不合格率較高，考慮到可能是磁場強度空間分布問題引起。因此，改進(jìn)后將退磁機傳送帶兩邊加裝2個帶鐵芯的橫向線圈，工件在空間上下、左右、前后3個方向均有交變磁場，使?jié)L子能夠全方位退磁，磁感應(yīng)強度大，退磁磁場強度的梯度分布和磁力線空間分布更加合理。改進(jìn)后退磁機結(jié)構(gòu)如圖1所示，退磁過程為：滾子放置在盒子中，傳送帶帶動滾子進(jìn)入退磁通道，先經(jīng)過縱向線圈對滾子軸向退磁，再經(jīng)過橫向線圈對滾子徑向的一個方向退磁，最后經(jīng)過空心大、小線圈對徑向另一個方向退磁。滾子退磁效果見表4，合格率達(dá)到99.7%以上。

圖1 改進(jìn)后退磁機結(jié)構(gòu)示意圖

表4 改進(jìn)后成品滾子退磁效果 mT

3 結(jié)束語

為使鐵路軸承不因滾子殘磁影響其工作性能，軸承滾子要進(jìn)行退磁處理，有時還必須進(jìn)行多次退磁。但退磁一般只能把殘磁強度減小，而不能將其完全消除。通過改用退磁設(shè)備、改進(jìn)退磁工藝，解決了滾子殘磁超標(biāo)的問題。改進(jìn)后的退磁機和工藝運行一年多來效果良好，滾子殘磁量得到有效控制，滿足了鐵路軸承滾子的技術(shù)要求。