6080国产午夜精品_久久久久国产一级毛片高毛片a级_日本中文成人在线播放_五月天综合色A天堂_欧美日韩MV在线XX_两性色午夜视频成熟的女人_韩国毛片免费播放_baby直播看片下载_亚洲AV无码专区国产乱码波多野_波多野结衣中文字幕系列

MBN是定量的、可重復的、非破壞性的易于自動(dòng)化的檢測手段，可以防止人為操作不同而對結果造成的影響。

磨削燒傷的檢測和預防對各種類(lèi)型和尺寸的磨削齒輪的生產(chǎn)至關(guān)重要。磨削過(guò)程中的過(guò)熱或磨削回火會(huì )導致產(chǎn)生表面和表面以下的不良組織、硬度和應力特性。這些特性導致了精密表面的失效模式，而精密表面通常要求在長(cháng)壽命的負載下具有高性能。傳統的磨削回火檢測方法是酸洗法，比較主觀(guān)，而且具有破壞性，并需要環(huán)保處理。此外，為了防止假陽(yáng)性和/或假陰性，酸洗法工藝需要適當定制的工藝和訓練有素的操作人員。

另一種方法，磁性巴克豪森噪聲法(MBN)，此方法是定量的，可重復的，非破壞的。MBN方法很容易實(shí)現自動(dòng)化，消除了人為操作造成的影響。實(shí)驗使用一組滲碳圓柱齒輪樣品，經(jīng)過(guò)不同磨削回火條件的研磨，證明MBN方法的檢測效果與傳統的酸洗法（Nital Etch)相匹配甚至是超過(guò)。檢測各種強度的研磨回火，包括二次硬化燒傷，使用的是全自動(dòng)MBN儀器進(jìn)行的演示。利用x射線(xiàn)衍射和電解拋光可進(jìn)行殘余應力深度分布作為定量驗證方法。

簡(jiǎn)介

在動(dòng)力傳動(dòng)系統部件的制造中，淬硬鋼零件的磨削是一種常見(jiàn)且往往是必要的過(guò)程。研磨過(guò)程產(chǎn)生的部件可以遵守嚴格的幾何約束，并具有良好的表面光潔度。磨削回火是由于磨削過(guò)程中的缺陷而導致零件熱損傷，從而產(chǎn)生過(guò)多的熱量。多余的熱量耗散到表面硬化有效回火表面，在更嚴重的情況下，可以產(chǎn)生改造的未回火馬氏體，也稱(chēng)為再硬化。磨脾氣的結果是減少疲勞壽命與表面硬度的損失和產(chǎn)生的拉伸殘余應力[1]。

磨削回火檢測是精密鋼構件制造商的一項關(guān)鍵能力。傳統的方法包括數字蝕刻、x射線(xiàn)衍射深度分布和金相。不過(guò)，這些方法也有自己的缺陷，因為它們可能是主觀(guān)的、耗時(shí)的、不敏感的，而且通常是破壞性的。

另一方面，磁巴克豪森噪聲(MBN)是一種無(wú)損檢測技術(shù)，可以在全自動(dòng)包中對研磨回火進(jìn)行敏感、客觀(guān)的檢測。

通過(guò)將MBN測量結果與x射線(xiàn)衍射殘余應力深度剖面(XRD RSP)進(jìn)行直接比較，證明了MBN對滲碳齒輪磨削回火的檢測效果。此外，對檢測極端再硬化的方法進(jìn)行了假設和驗證，這對MBN用戶(hù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)傳統的困難應用。

齒輪樣本集

樣本集由選擇從一個(gè)齒輪的牙齒。AISI 3310級齒輪經(jīng)過(guò)滲碳和硬化處理至標稱(chēng)硬度60 HRC，然后成形研磨。為了改變樣品集的條件和質(zhì)量，形式磨削過(guò)程是使用單個(gè)通道為每個(gè)齒空間執行，而不修整車(chē)輪，因為它在齒輪周?chē)M(jìn)行。最終的結果是在齒輪周?chē)M(jìn)行時(shí)，從磨削操作引入的熱的進(jìn)展。

巴克豪森噪音測試設備

MBN測試使用了strestech Rollscan 350 Barkhausen噪聲分析儀、適合于齒輪齒面測試的楔形傳感器和用于自動(dòng)齒面掃描的GearScan 500系統(圖1)。使用GearScan 500系統的自動(dòng)化可以沿著(zhù)每個(gè)齒面寬度進(jìn)行快速和一致的掃描，這是實(shí)現可重復結果的必要條件。

圖1:使用Gearscan 500系統對正齒輪和斜齒輪進(jìn)行自動(dòng)MBN檢測(不代表本研究中測試的部件)。

在這個(gè)實(shí)驗中，通過(guò)沿面部寬度進(jìn)行9次均勻間隔掃描來(lái)獲得空間靈敏度，從枝突的形狀直徑(掃描#1)到齒尖(掃描#9)。傳感器的截面接觸面積約為10mm × 2mm。隨著(zhù)傳感器沿面部寬度掃描，收集了660個(gè)數據點(diǎn)。最終的結果是整個(gè)牙齒表面的映射。

x射線(xiàn)衍射設備和方法

XRD RSPs是通過(guò)樣品深度測量殘余應力的破壞性測量方法。它們通常用于檢測磨削燒傷，與其他方法相比有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。與蝕刻相比，XRD是定量的，是主觀(guān)的。與截面顯微硬度相比，XRD對應力敏感，通過(guò)峰寬測量，對顯微組織變化敏感，而截面顯微硬度只對硬度敏感。

在研磨回火的情況下，殘余應力梯度由誘導的組織梯度[2]產(chǎn)生。因此，XRD RSPs對于檢測所謂的“隱藏燃燒”是至關(guān)重要的，即發(fā)生研磨回火，然后被后續的研磨過(guò)程部分清除的情況。結果是一層更薄(或幾乎無(wú)法測量)的回火材料，很難通過(guò)Nital蝕刻或橫截面顯微硬度測量來(lái)檢測。然而，由磨削回火產(chǎn)生的拉伸殘余應力穿透的深度比微結構梯度要深得多，并在隱藏燒傷的情況下保留下來(lái)。MBN對應力敏感，可以檢測隱藏燒傷，但唯一有效的定量驗證方法是XRD RSPs。(圖2)

圖2:隱藏燒傷的應力效應示例。

采用strestech XStress 3000 G2R衍射儀測量XRD RSPs，并去除電化學(xué)層進(jìn)行穿透深度測量。殘余應力測量按照ISO EN15305:2008，使用修正的-χ幾何[3]。XRD RSP計算的材料性質(zhì)包括211000 MPa的楊氏模量和0.3的泊松比。XRD測量在3.0 mm的光斑尺寸下進(jìn)行，并對準測量齒的超前方向的應力。

BN測試結果

使用上述測量自動(dòng)化，MBN信號均方根(RMS)數據被收集在齒輪側面表面，允許生成MBN表面圖。MBN RMS在業(yè)內被稱(chēng)為磁彈性參數(mp)，是一種針對磨削再回火燃燒敏感性而定制的測量方法。在回火組織的情況下，MBN RMS測量值的增加有兩個(gè)機制在起作用。較軟的微結構，包括馬氏體向鐵氧體的轉變，更容易通過(guò)較低的磁頑力磁化，從而產(chǎn)生較大的MBN RMS[4]。此外，磨削回火產(chǎn)生的拉應力影響磁性能的方式與拉應力在鐵基合金[5]中產(chǎn)生易磁化軸的方式相似。最終結果是，當磨削回火存在時(shí)，MBN RMS更高。

圖3:海岸側翼1號齒的MBN RMS表面圖。

樣本集中的齒1在理想情況下被研磨，如圖3的表面圖所示，在整個(gè)海岸側翼表面顯示出低且均勻的MBN RMS。然而，9號齒是用一個(gè)需要修整的砂輪磨平的(圖4)。這個(gè)海岸側面顯示出較高的MBN RMS值，以及整個(gè)表面的非均勻性——典型的磨平跡象。

圖4:海岸側面第九齒的MBN RMS表面圖。

MBN RMS表面圖譜可以更有效地用于其他時(shí)間和勞動(dòng)密集型測試方法的樣品數據集，如XRD或金相。本研究利用MBN RMS表面圖譜更有效地選擇XRD RSPs的測量位置，以表征磨削缺陷的光譜。

XRD測試結果

采用電化學(xué)層去除深度法測定XRD RSPs。根據傳統的研磨回火評價(jià)(XRD RSPs)，選擇深度值在0.0 mm ~ 0.20 mm之間。除了在非常高強度的磨削回火情況下，有效磨削應力深度通常小于0.20 mm，并更傾向于表面。因此，在梯度最陡的地表附近收集到更多的數據點(diǎn)，而深度分辨率隨著(zhù)深度的增加而降低。

通常情況下，在沒(méi)有熱損傷的良好磨削過(guò)程中，殘余應力在表面和深度上保持中性或一定程度的壓縮。研磨回火通常會(huì )產(chǎn)生一個(gè)地下應力峰值，通常是輕微的拉伸，同時(shí)通過(guò)深度收斂到零應力。應力達到中性或輕微壓縮的深度取決于熱損傷的深度，換句話(huà)說(shuō)，取決于磨削回火的強度。

圖5:齒輪側面的XRD殘余應力深度曲線(xiàn)。MBN RMS表面圖譜可以更有效地用于其他時(shí)間和勞動(dòng)密集型測試方法的樣品數據集，如XRD或金相。本研究利用MBN RMS表面圖譜更有效地選擇XRD RSPs的測量位置，以表征磨削缺陷的圖譜。

XRD測試結果

采用電化學(xué)層去除深度法測定XRD RSPs。根據傳統的研磨回火評價(jià)(XRD RSPs)，選擇深度值在0.0 mm ~ 0.20 mm之間。除了在非常高強度的磨削回火情況下，有效磨削應力深度通常小于0.20 mm，并更傾向于表面。因此，在梯度最陡的地表附近收集到更多的數據點(diǎn)，而深度分辨率隨著(zhù)深度的增加而降低。

通常情況下，在沒(méi)有熱損傷的良好磨削過(guò)程中，殘余應力在表面和深度上保持中性或一定程度的壓縮。研磨回火通常會(huì )產(chǎn)生一個(gè)地下應力峰值，通常是輕微的拉伸，同時(shí)通過(guò)深度收斂到零應力。應力達到中性或輕微壓縮的深度取決于熱損傷的深度，換句話(huà)說(shuō)，取決于磨削回火的強度。

圖5:齒輪側面的XRD殘余應力深度曲線(xiàn)。

從圖5中可以看出，磨削回火損傷隨齒數的增加而依次增加。除齒1(驅動(dòng)翼和海岸翼)外，所有樣品都觀(guān)察到地下應力峰值。在0.20 mm的測量深度范圍內，12號齒受到了明顯的熱損傷，沒(méi)有達到中性或一定程度的壓應力。

MBN與XRD殘余應力的相關(guān)性

MBN是一種電磁檢測方法，與許多無(wú)損檢測方法相似，在性質(zhì)上是相對的。為了適當地利用MBN作為過(guò)程工具，用戶(hù)必須使用參考樣本或驗證方法來(lái)初步設置測量參數和評價(jià)標準。完成這一任務(wù)的典型方法是將MBN RMS測量值與XRD RSP數據進(jìn)行比較。具體來(lái)說(shuō)，將特定位置的MBN RMS值與受磨削影響深度內的最大地下殘余應力進(jìn)行比較被認為是最佳做法。對于本研究的樣品集，使用MBN RMS表面圖來(lái)選擇XRD RSPs的位置。在每個(gè)位置，比較MBN RMS和前0.050 mm內的最大地下殘余應力，得到圖6所示的圖表。

圖6:MBN RMS與前0.05 mm最大地下殘余應力的對比。

從圖6中可以看出，除了一個(gè)例外，MBN RMS與最大地下殘余應力是一致的?；?/span>MBN結果和相應的殘余應力數據，MBN用戶(hù)可能會(huì )使用約130mv的上限作為拒絕標準。唯一測試的樣品，沒(méi)有亞表面拉應力峰值是齒1海岸側面和齒1驅動(dòng)側面。130 mV的上限允許接受可接受的研磨樣品，同時(shí)拒絕剩余的樣品。相關(guān)齒12(驅動(dòng)側)的異常顯示MBN RMS下降，盡管亞表面殘余應力大幅增加。雖然導致12號牙損壞的研磨條件非常極端，在工業(yè)環(huán)境中并不常見(jiàn)，但仍然需要適當地整理這些缺陷。

極端再硬化燒傷病例

在某些情況下，磨削引起的熱損傷是如此之大，以至于材料表面被加熱超過(guò)奧氏體化溫度，然后才被磨削冷卻劑淬火冷卻。最終的結果就是所謂的研磨再硬化。這通常包括，當人們通過(guò)深度檢查，表層的未回火馬氏體，隨后的回火區域與較軟的鐵素體相，最后到達硬化的情況。研磨再硬化可以用傳統的方法進(jìn)行檢測，包括XRD RSPs。如圖7所示，是通過(guò)對驅動(dòng)側面27齒的深度測量得到的XRD RSP和XRD衍射峰寬度。齒27代表了樣品集中磨削損傷的最高水平，因此與典型的生產(chǎn)地面部件相比，損傷的深度夸大了。

除了殘余應力數據，XRD RSP測量產(chǎn)生的數據與被測體積的微觀(guān)結構有關(guān)。衍射峰寬(FWHM)是微觀(guān)結構細化或缺乏細化的指標，FWHM隨晶格缺陷、位錯密度等的增加而增加。這種關(guān)系的最終結果是，在未回火馬氏體的情況下觀(guān)察到非常高的FWHM，而在軟鐵素體的情況下觀(guān)察到非常低的FWHM。因此，FWHM是一個(gè)有用的微觀(guān)結構轉變指標。

總的來(lái)說(shuō)，XRD殘余應力與FWHM數據一致，較高的地下應力與較低的FWHM相關(guān)。這種關(guān)系在磨削回火的情況下是典型的，因為微觀(guān)組織的轉變降低了FWHM，同時(shí)也產(chǎn)生了亞表面殘余應力。

圖7:齒輪側面的XRD FWHM深度剖面。

通過(guò)MBN檢測磨削再硬化通常與檢測磨削回火一樣簡(jiǎn)單，但有一點(diǎn)需要注意:更高強度的損傷不一定會(huì )增加MBN的RMS測量值。事實(shí)上，通常MBN RMS測量值會(huì )隨著(zhù)再硬化損傷的增加而降低。這是由于再硬化的微結構具有非常高的矯頑力，這使它更難磁化。為了最好地檢測極端再硬化燒傷的情況，可以使用MBN峰值位置。MBN峰位置是MBN峰相對于外加磁場(chǎng)h的相位置，它通常與磁力矯頑力相關(guān)。因此，它能夠敏感的變化，磁矯頑力伴隨研磨再回火，燃燒和研磨再硬化。如圖8所示，齒2，驅動(dòng)側MBN峰的高度增加(更高的MBN RMS)，盡管它的位置移動(dòng)較低，相對于齒1，驅動(dòng)側，在再回火的情況下。在齒27再硬化的情況下，峰值高度降低，但也移動(dòng)到更高的位置，這是未回火馬氏體的預期，導致更高的矯頑力。

圖8:MBN峰值，用垂直線(xiàn)表示峰值位置。分色:齒1，傳動(dòng)側為紅色;齒2、傳動(dòng)側面為綠色;齒27，驅動(dòng)側為藍色。

在傳統MBN測量不充分的情況下，除了磨削回火外，還可以進(jìn)行適當的磨削再硬化檢測。在這些情況下，除了MBN RMS之外，還可以使用MBN峰值位置來(lái)檢測磨削熱損傷的任何情況。

結論

實(shí)驗證明，MBN是一種有效的磨削回火檢測技術(shù)，特別是對滲碳齒輪。MBN的測定結果被XRD RSPs成功證實(shí)。采用自動(dòng)化精確控制傳感器的定位、接觸角度和掃描速度。這些問(wèn)題在手工測量時(shí)總是一個(gè)挑戰。自動(dòng)化的使用導致可重復測量，允許細微的變化，如峰值位置的變化被檢測到。此外，使用MBN峰值位置分析分析了極端再硬化的情況，并成功地檢測到，即使在傳統MBN測量無(wú)效的情況下。