在齒輪制造過(guò)程中，磨削是常用的精加工手段，但該過(guò)程可能因多種因素導(dǎo)致齒輪表面產(chǎn)生磨削燒傷，這嚴(yán)重影響齒輪的性能與使用壽命。因此，準(zhǔn)確檢測(cè)齒輪磨削燒傷至關(guān)重要。磁巴克豪森噪聲檢測(cè)技術(shù)作為一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)方法，在齒輪磨削燒傷檢測(cè)領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。
技術(shù)原理
磁巴克豪森噪聲檢測(cè)技術(shù)基于鐵磁材料的磁疇理論。鐵磁材料內(nèi)部由眾多被疇壁分隔的小磁疇構(gòu)成。在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇取向隨機(jī)，材料整體凈磁化強(qiáng)度為零。當(dāng)施加外部磁場(chǎng)，與外磁場(chǎng)方向一致的磁疇擴(kuò)張，相反方向的磁疇收縮，材料開(kāi)始磁化。然而，磁疇壁的移動(dòng)并非連續(xù)、平滑，而是需要克服材料內(nèi)部不均勻應(yīng)力、雜質(zhì)、空隙等形成的能量障礙，呈現(xiàn)非連續(xù)、跳躍式的不可逆運(yùn)動(dòng)，這就是巴克豪森跳躍。此時(shí)，若在材料表面放置導(dǎo)電線圈并施加交流磁場(chǎng)，磁疇壁的不可逆跳躍會(huì)在線圈內(nèi)產(chǎn)生一系列電壓脈沖信號(hào)，經(jīng)放大后可聽(tīng)到類(lèi)似沙沙的聲音，即磁巴克豪森噪聲（MBN）。當(dāng)齒輪齒面發(fā)生磨削燒傷，其微觀組織改變，殘余應(yīng)力分布變化，這些變化會(huì)影響磁疇壁的移動(dòng)，進(jìn)而使磁巴克豪森噪聲信號(hào)特征改變，通過(guò)分析這些變化就能檢測(cè)齒輪磨削燒傷情況。
系統(tǒng)構(gòu)成
一套完整的磁巴克豪森噪聲檢測(cè)系統(tǒng)主要由激勵(lì)裝置、檢測(cè)探頭、信號(hào)采集與處理單元以及數(shù)據(jù)分析與顯示單元構(gòu)成。激勵(lì)裝置用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使被測(cè)齒輪磁化。檢測(cè)探頭包含磁芯、激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈等部件，其下端檢測(cè)端面能與齒輪齒廓工作面緊密貼合，拾取磁巴克豪森噪聲信號(hào)。信號(hào)采集與處理單元負(fù)責(zé)對(duì)檢測(cè)探頭傳來(lái)的微弱信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理，提高信號(hào)質(zhì)量。數(shù)據(jù)分析與顯示單元?jiǎng)t運(yùn)用特定算法分析處理后的信號(hào)，提取與磨削燒傷相關(guān)的特征參數(shù)，如磁致彈性參數(shù)（MP 值），并將檢測(cè)結(jié)果直觀顯示。主機(jī)內(nèi)磁激勵(lì)單元產(chǎn)生交變磁場(chǎng)經(jīng)測(cè)頭內(nèi)傳感器作用于工件表面，工件磁化后磁疇壁移動(dòng)使測(cè)頭內(nèi)導(dǎo)電線圈產(chǎn)生磁巴克豪森噪聲信號(hào)，信號(hào)經(jīng)線纜傳回主機(jī)，由信號(hào)處理單元放大、濾波，形成 MP 值曲線在信號(hào)顯示單元輸出。
實(shí)際應(yīng)用
在機(jī)械制造行業(yè)，齒輪作為關(guān)鍵傳動(dòng)部件，對(duì)其質(zhì)量要求高。磁巴克豪森噪聲檢測(cè)技術(shù)可用于檢測(cè)齒輪磨削燒傷，避免因燒傷導(dǎo)致的齒輪失效，保障機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)行。航空領(lǐng)域中，航空齒輪對(duì)表面質(zhì)量和可靠性要求極為嚴(yán)苛，該技術(shù)能滿足高精度快速無(wú)損檢測(cè)需求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)齒輪磨削燒傷缺陷，確保航空飛行安全。例如，中國(guó)航發(fā)中傳機(jī)械有限公司技術(shù)人員用該技術(shù)對(duì) 9310 鋼磨削燒傷試樣檢測(cè)，通過(guò)與酸蝕檢測(cè)法對(duì)比，計(jì)算出適用于滲碳淬火處理后 9310 鋼磨削燒傷檢測(cè)的最佳磁化電壓，確定了磨削燒傷缺陷評(píng)定的特征磁致彈性參數(shù) MP 值，檢測(cè)結(jié)果與酸蝕檢測(cè)一致，且對(duì)零件無(wú)損。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
磁巴克豪森噪聲檢測(cè)技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)。首先是無(wú)損檢測(cè)，不會(huì)對(duì)齒輪表面造成損傷，特別適合對(duì)表面質(zhì)量要求高的齒輪檢測(cè)，如超精加工構(gòu)件，克服了常規(guī)酸蝕檢測(cè)法影響零件表面質(zhì)量的缺點(diǎn)。其次檢測(cè)快速高效，能在短時(shí)間內(nèi)完成大量齒輪檢測(cè)，滿足生產(chǎn)線上快速檢測(cè)需求。此外，該技術(shù)對(duì)材料微觀組織和殘余應(yīng)力變化敏感，可精確檢測(cè)出齒輪表面及次表面因磨削燒傷引起的微觀變化，提供豐富缺陷信息。
磁巴克豪森噪聲檢測(cè)技術(shù)為齒輪磨削燒傷檢測(cè)提供了一種高效、準(zhǔn)確的無(wú)損檢測(cè)手段，隨著技術(shù)不斷發(fā)展與完善，已在齒輪制造及更多領(lǐng)域發(fā)揮更大作用，大幅提升產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)水平，保障工業(yè)生產(chǎn)安全與穩(wěn)定。
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