Page 35 - 无损检测2022年第十一期
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试验研究




   DOI : 10.11973 / ws j c202211001

                    轴承滚子微细裂纹的漏磁检测





                                 刘伯承, 段兆祺, 姜   春, 唐   健, 康宜华
                            ( 华中科技大学 机械科学与工程学院, 武汉 430074 )


           摘   要:针对目前使用广泛的 GCr15 高碳铬轴承滚子, 提出了微细裂纹漏磁检测方法。运用

       COMSOL 有限元软件仿真分析滚子微细裂纹的漏磁场特性, 研究了磁化参数、 裂纹尺寸对信号的
       影响, 选用隧道磁电阻传感器( TMR ) 拾取信号。由于 TMR 在强背景磁场下容易超量程饱和, 提
       出了一种测点区域近零磁场调控的 TMR 测磁方法。设计了线圈电磁磁化的偏置检测探头, 建立
       测点区域自适应近零磁场环境, 通过试验对比分析了探头偏置前后检测信号的幅值、 信噪比等特征
       参数, 结果表明探头性能得到了优化。

           关键词:微裂纹; 漏磁检测; 近零磁场; 自适应调控; TMR

          中图分类号: TG115.28    文献标志码: A    文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 11-0001-05


                    Ma g neticfluxleaka g edetectionofbearin g rollermicrocracks


                        LIUBochen g DUANZhao q i , JIANGChun , TANGJian , KANGYihua
                                  ,

     ( SchoolofMechanicalScience& En g ineerin g , Huazhon gUniversit yofScience& Technolo gy , Wuhan430074 , China )

           Abstract : Aimin gatthewidel yusedGCr15hi g h-carbonchromiumbearin g rollers , amicro-crackma g neticflux

       leaka g edetectionmethod wasp ro p osed.COMSOLfiniteelementsoftwarewasusedtosimulateandanal y zethe

       leaka g ema g neticfieldcharacteristicsofrollermicro-cracks , andtheinfluenceofma g netizationp arametersandcrack

       sizeonthesi g nalwasstudied.Tunnelin gma g netoresistancesensor ( TMR ) wasusedtop icku pthesi g nal.Since

       TMRisp ronetoover-ran g esaturationunderstron gback g roundma g neticfield , aTMRma g netometr ymethodwith

       near-zeroma g neticfieldre g ulationinthe measurin gp ointre g ion wasp ro p osed.Theoffsetdetectionp robewith

       electroma g neticma g netizationofthecoilwasdesi g ned , andtheself-ada p tivenear-zeroma g neticfieldenvironmentof

       themeasurin gp ointareawasestablished.Theam p litudeandsi g nal-to-noiseratioofthedetectionsi g nalbeforeand

       afterthep robeoffsetwerecom p aredandanal y zedthrou g hex p eriments , whichshowedthatthep erformanceofthe

       p robewaso p timized.

           Ke ywords : microcrack ; fluxleaka g edetection ; near-zeroma g neticfield ; ada p tivere g ulation ; TMR
      随着工业不断发展, 市场对轴承的质量要求越                          会进一步扩大, 而最终导致轴承失效, 造成重大安全
   来越高。滚子作为轴承中的滚动零件, 关系到轴承                           事故。因此, 需要对滚子表面质量进行检测                   [ 1-3 ] 。
   工作时的动态性能, 因此滚子的加工工艺必须达到                                国内外研究学者对于轴承滚子的检测研究从接
   国家标准要求。滚子也是轴承中最薄弱的地方, 如                           触式逐渐发展到非破坏性、 非接触式的无损检测。
   果滚子表面存在裂纹, 当其工作于高速重载条件下                           无损检测是在保证不损伤检测工件的前提下, 对检
   时, 不仅工作精度和使用寿命等会受到影响, 裂纹还                         测对象 进 行 质 量 评 估 以 及 缺 陷 检 出 定 位 等 的 技
                                                     术  [ 4 ] 。目前轴承滚子的主要检测方法有磁粉检测、
                                                     涡流检 测、 光 电 检 测、 超 声 检 测、 机 器 视 觉 检 测
      收稿日期: 2022-04-30
                                                     等  [ 5-8 ] 。磁粉检测法适用于零件表面以及近表面裂
      基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51875226 )
      作者简介: 刘伯承( 1997- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为电         纹检测, 检测效率低, 且存在污染; 涡流法难以检测
   磁无损检测新方法                                          内部缺陷, 同时受背景磁场影响较大; 光电检测法精
                                                     度要求较高, 易受检测过程中的振动、 抖动影响; 超
      通信作者: 康宜华, y ihuakan g @hust.edu.cn
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                                                                                      无损检测
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