・４・　轴承技术　２０１３年第４期　轴承零件非导电材料缺陷试样加工技术　（技术中心）　仵永刚　张玲杨争张筱旭　摘要：对于轴承零件表面以及次表层非导电缺陷进行线切割取样，通过采用超声波探伤技　术，从而确定零件内部缺陷的位置；并设计新的非导电缺陷试样加工方法，提高了线切割加工试样　的速度；为快速准确确定缺陷性质，进行失效分析提供保障。　关键词：非导电缺陷；超声探伤；电火花线切割加工　ｌ存在问题　轴承生产制造过程中，失效分析的检测分　析是与轴承产品的质量及其技术进步密切相　关的一项重要工作。通过可靠的检测结果，可　以判断材料选择的合理性及原材料质量存在　的问题、改善零件在冷热加工中存在的不合理　加工工艺，也可以判断原始设计是否合理，纠　正某些不尽合理的方面并提高轴承产品的整　体可靠性。通常，对于样品的取样切割流程　为：目视缺陷或通过探伤显示的缺陷一选取缺　陷切割位置一线切割加工取样一磨制试样一　借助显微镜观察缺陷显微形貌。　其中轴承零件的线切割加工取样是零件　检测分析的一个重要工序，为了对所检样件利　用各类检测仪器进行有效分析，首要任务就是　从零件或待检样品上获得位置准确的、符合观　察要求的缺陷试样。日常工作中，往往在针对　含有表面磁痕的缺陷样件或露头缺陷样件时，　线切割取样过程经常会出现由于缺陷内的非　导电材料而引起线切割钼丝断路，严重时引起　线切割机床断丝，出现”进退两难”的情况，无　法按要求完成取样工作，直接影响后续分析工　作顺利有效开展。　２原因分析　线切割的工作原理：利用连续移动钨钼合　金丝（称为电极丝）作电极，对工件进行电脉冲　高频火花放电，产生瞬间高温使工件材料局部　熔化或汽化蚀除金属、切割成型。线切割加工　是一种非接触、宏观加工力很小的加工方式蚀　除金属’、切割成型。它具有加工余量小、加工　精度高、加工周期短、不会使得工件产生烧伤。　由上述原理可知，影响加工取样效率关键　之处在于，当钼丝遭遇到非导电材料时，特别　是非金属夹杂物等材料缺陷时，电极丝电流断　路，造成电极丝和非金属材料之间没有电脉冲　火花放电而无法对所选试样实现蚀除加工和　取样。鉴于此情况，检ｉ贝４分析人员以及线切割　机操作人员根据样品实际情况和个人经验，虽　然在线切割加工时采取了一些措施，比如在选　取切割加工的位置时有意避开暴露在表面缺　陷或者磁痕，或者采取对表面缺陷绕行的方法　进行取样，但还是无法避免线切割钼丝与样品　次表层以及更深层非导电材料相遇的情况发　生，从而导致线切割加工的整体效率降低，甚　至无法继续移动，放弃现有样品而重新选择取　样。　图１是常见于轴承内圈内径次表层非金属　夹杂物的分布情况，此类形态分布的夹杂物在　内径表面引起的磁痕长短、分布位置等是不能　完全代表夹杂物在样品内夹杂物的分布状态　的，如果根据一般经验选取取样位置和钼丝切　割线路必会造成钼丝与非金属夹杂物遭遇而　产生“进退两难”的情况。因此，在线切割取样　过程中，

经初步判断后对于此类型磁痕即磁痕　・６・　轴承技术　２０１３年第４期　头　图２双晶探头有效检测区域示意图　３．２．４超声波定位方法具体操作　３．２．４．１　根据缺陷外观形貌形态并借助其它　观察手段，初步判断缺陷性质。　３．２．４．２根据零件缺陷所在部位以及缺陷表　面形态，调整超声波探伤仪各参数至合理位　置。　３．２．４．３沿表面缺陷部位缓慢移动探头，　观察超声波显示波形，并随时记录零件缺陷部　位次表层缺陷的分布位置及深度、分布形态等　信息。　３．２．４．４结合零件表面及次表层（心部）的缺　陷分布状态，选取切害ＩＪ位置进行线切割取样，　通过后续金相观察对表层以及次表层缺陷性　质进行分析。　４结论　４．１通过增加了超声波探伤工序，优化了非金　属材料夹杂缺陷失效样件的取样加工工艺流　程。　４．２依据零件缺陷部位的形状和缺陷分布状　态，选择合适的双晶探头以及合理的超声波参　数，对零件次表层部位缺陷实现了缺陷准确定　位。　４．３根据实际加工情况，采用新的非金属材料　夹杂缺陷失效样件的加工工艺流程，解决了线　切割过程中遭遇非导电缺陷而出现的断路、不　走丝等情况，有效提高线切割加工取样的效率　和取样的准确性、有效性。　（上接第２９页）　力及理论寿命，从而延长轴承的使用寿命，保　证高可靠性、寿命达到２０年的要求。　２、理论设计创新　通过大量有限元分析，确定了轴承滚子的　凸度形状，改善了轴承内部滚子与滚道接触应　力分布情况。　３、加工工艺创新　滚动体对数曲线加工方法，保证了轴承内　部良好的接触特性。　轴承保持架表面渗氮处理，提高了其在轴承　旋转过程中的摩擦性能，保证了保持架的可靠性。　成果及获奖情况　荣获洛阳市科技进步二等奖、洛阳ＬＹＣ轴　承有限公司科技进步一等奖。　成果应用情况　该项目轴承在结构设计、表面黑化处理　工艺和圆锥滚子对数曲线设计及加工技术等　方面实现了集成创新，达到国内领先水平。　经试验使用，效果良好。可以解除国内对大　兆瓦级风机齿轮箱行星架用轴承对进口产品　的依赖，其设计及制造填补了国内同类产品　的空白，对促进国内风机装备水平发展具有　重要的意义。