殘磁對鐵路軸承滾子質量的影響

姜長英

(鐵道部駐大連車輛驗收室，遼寧 大連 116300)

殘磁對鐵路軸承滾子的質量有很大的影響，必須使其減弱甚至消除。因此，分析殘磁對鐵路軸承滾子質量的影響很有意義。

1 殘磁的影響分析

1.1 對沖壓滾子毛坯外觀質量的影響

滾子原材料在沖壓成形前，長條料經過加工，殘磁一般都在5～15 mT，當切成幾十毫米料段后殘磁約在3～10 mT(表1)。在切料過程中會產生很多金屬屑，由于殘磁的存在，一部分金屬屑被吸附在料段的兩端。壓成滾子后有的金屬屑被擠壓在滾子端面或外徑面上，而80%的金屬屑被擠壓在滾子倒角處形成墊傷，熱處理時金屬屑脫落，在倒角處出現許多墊傷坑，嚴重影響滾子外觀質量，甚至導致滾子報廢。實際生產中統計沖壓墊傷最多時占批量的70%，到成品時廢品率達3%～4%。

表1 棒料及料段的殘磁 mT

1.2 對滾子軟磨質量的影響

殘磁對滾子軟磨端面的質量影響較大，如果滾子在軟磨雙端面時殘磁較大，磨削雙端面時吸附的金屬屑隨滾子進入雙端面盤套中，易劃傷滾子外徑表面；另一方面由于滾子磨削雙端面時是靠滾子外徑與盤套內徑定位，殘磁的存在會影響定位，進而微量影響滾子的基準端面圓跳動和兩端面的平行度。

1.3 對清潔度的影響

滾子殘磁較大時，會使金屬屑、砂輪磨損顆粒等雜物吸附在滾子表面上難以洗凈，影響軸承清潔度。

1.4 對磨削滾子外徑表面粗糙度的影響

滾子殘磁較大時，雜質被吸附在滾子外徑表面上，造成磨削劃傷；同時殘磁較大會使滾子在金屬導輪和上、下刀板間運行時產生阻力矩，影響滾子轉動靈活性，因此使其外徑表面粗糙度受到影響。分別對精磨、終磨滾子在不同殘磁狀態下進行了磨加工試驗，結果如表2和表3所示。

為了保證試驗的準確性，表2和表3中的3個規格的滾子在外徑面加工前直徑相互差、角度差等項目都是經過測量的合格產品，而且磨量相同。從表2和表3試驗結果可以得出：滾子殘磁較大時，滾子外徑面精磨、終磨后的表面粗糙度值較大；殘磁較小時，滾子外徑面精磨、終磨后的表面粗糙度值也較小，但其影響不十分突出。如果綜合精磨和終磨外徑面這2個工序，其影響程度約在0.02～0.08 μm。在試驗中還發現部分殘磁較大的滾子大、小端表面粗糙度值不均，精磨影響在0.02～0.05 μm；終磨影響在0.01～0.04 μm。殘磁較小的滾子兩端表面粗糙度值相差較小(0～0.03 μm)。滾子長度大于30 mm的兩端表面粗糙度值相差較大。滾子直徑大小和磨削前殘磁的大小對加工后滾子表面粗糙度的影響大小也不同。總之，試驗說明殘磁的存在影響滾子磨加工的表面粗糙度。

從表2和表3還可以看出，圓錐滾子和圓柱滾子在精磨和終磨加工時，表面粗糙度受殘磁影響的大小也略有不同，圓錐滾子略大一些，這是因為圓錐滾子磨削采用金屬導輪所致。

表2 殘磁對滾子精磨外徑表面粗糙度的影響

表3 殘磁對滾子終磨外徑表面粗糙度的影響

1.5 對滾子超精質量的影響

滾子在超精時如果殘磁較大，則清潔度難以保證，使一些雜質隨滾子進入超精區域，當積存較多時就會堵塞油石孔隙，使油石切削性能變差，從而造成超精瘤或外徑表面劃傷，影響滾子表面質量。

1.6 殘磁對滾子測量精度的影響

同一套軸承中滾子直徑相互差過大會影響軸承使用壽命。實際生產中有時由于滾子殘磁較大，吸附在其表面的雜質沒有清理干凈，將影響直徑尺寸、角度及凸度等測量的準確性。尤其是使用滾子直徑分選機進行尺寸分選，這方面影響體現得更為明顯。

2 改進建議及方案

減弱或消除滾子殘磁的最好方法是交流退磁法，即使帶有殘磁的滾子或原材料在交變磁場中受到一個幅值遞增而方向變化的磁場作用，使滾子的殘磁減弱到最低程度。在滾子的加工過程中應采取下述3次退磁。

(1)滾子原材料備料過程中，在拔絲機入口處安裝一臺退磁機，實現退磁、拔絲一次完成。由于在原材料拔絲前的校直和荒磨外徑過程產生的殘磁最大可達250 mT，因此退磁機產生磁場必須足夠強大，以便使材料磁疇能克服所遇到的最高勢壘，實現磁矩重新取向，消除或減弱殘磁。

(2)滾子在球基面磨削完成后進行退磁，以減弱磨削時滾子在磁盤上引進的殘磁。

(3)涂油包裝后進行成盒退磁，減弱精、終磨加工中產生的殘磁。

通過3次隨機退磁，可消除滾子頑固殘磁不易退凈的現象，避免了重復充磁而形成的復雜影響，從而使滾子殘磁控制在0.2 mT以下。為了減小殘磁對滾子質量的影響，還應嚴格控制原材料的殘磁量。磨削圓錐滾子球基面時，推薦采用立式無磁磨床，從根本上杜絕滾子加工設備磁盤引進的殘磁。

3 結束語

本例只對鐵路軸承滾子進行試驗，驗證殘磁對其質量的影響程度。同時應當指出，殘磁對其他軸承用滾子同樣會造成不良影響，實際生產中應采取相應措施消除或減弱滾子殘磁。