一种轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法技术

一种轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法，本发明专利技术涉及残余应力检测的试样制备方法，具体涉及轴承零件残余应力沿层深分布的检测试样制备方法，属于轴承检测领域。本发明专利技术的目的是为了解决轴承零件残余应力沿层深分布情况的检测准确性差的问题。本发明专利技术的轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法按以下步骤进行：一、制样，二、电解抛光，三、抛光深度测量，四、应力检测，然后循环步骤二电解抛光、步骤三抛光深度测量和应力检测过程直至到所需位置完成轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备。本发明专利技术提供的检测试样用于轴承零件残余应力沿层深分布的检测。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及残余应力检测的试样制备方法，具体涉及轴承零件残余应力沿层深分布的检测试样制备方法，属于轴承检测领域。
技术介绍
：根据疲劳机理中的最大切应力理论，球轴承在承载运转时，疲劳源最容易在轴承零件(轴承的内外套、钢球)的表面下最大切应力深度处产生，而后在交变应力的作用下，疲劳裂纹向轴承的表面扩展，最终导致剥落而使轴承失效。在正常的运行负荷情况下，无论是球轴承或滚子轴承，其最大的切应力点在表面下0.005-0.5mm范围内。如何精确地测量轴承零件表面下沿层深的应力，试样的制备尤为重要，下面介绍几个的关键点。1试样制备不能附加外部应力，因而选用电解抛光对试样进行剥层；原来用金相抛光法，有砂轮或砂纸都会引入外加应力，影响检测结果。2这种试样的制备方法可以保证检测的准确性2.1由于需要检测的轴承零件工作面及其与之对应的背面都为曲面，因而将其背面制成平面很重要，也是给测量点提供一个基面，否则根本测不准。2.2抛光深度测量时在轴承检测仪G803A上用L尺定位更为重要，因为定位后保证测量的是同一点下不同抛光的深度。3在用此装置进行抛光深度测量时，有2个自由度，一是固定千分表的，另一是固定L尺的，有这2个自由度试样就可以不用加工成同样尺寸大小(因为轴承零件种类及大小都有很大的区别，加工成一样也很难做得到)，可以根据工件形状和大小进行试样制备，给制样带来方便。4检测点的大小检测点取准直器外径大小，太大不能保证每次检测的为同一位置的应力，太小检测面积小不准确。5抛光头用沾满饱和食盐水的棉花，与工件接触紧密，抛光均匀；每次的抛光时间，可以控制抛光深度。
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了解决轴承零件残余应力沿层深分布情况的检测准确性差的问题，此检测数据可以作为改善轴承的加工工艺的依据，从而提高轴承的使用寿命，而提供了一种轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法。本专利技术的轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法按以下步骤进行：一、制样：根据工件的尺寸用线切割截取轴承零件样块，宽度为12mm-20mm，并将与要检测的工件的区域相对应背面制成平面；为保护检测区周围的非检测部位，先用酒精棉将检测区周围擦拭干净，然后在检测面粘一层透明胶，在透明胶上需要检测的位置制成一与准直器外径大小相同的圆孔，该圆孔为检测区；二、电解抛光：X射线应力仪Cr靶测试深度为轴承表层的8μm左右，为了得到不同深度的应力结果，同时在试样处理过程中不能附加任何的残余应力，因而选用电解抛光剥层法。自制一台电解抛光机，所述自制的电解抛光机由稳压电源、中空的塑料圆管、测试工件、沾满电解液的棉花和两个电极组成；沾满电解液的棉花在中空的塑料圆管底部且沾满电解液的棉花一部分位于中空的塑料圆管的内部，一部分位于中空的塑料圆管的外部；位于中空的塑料圆管内部的沾满电解液的棉花与电极连接，电极与稳压电源的负极相连接；位于中空的塑料圆管外部的沾满电解液的棉花连接测试工件的检测区，检测区相对应背面通过导线连接电极，电极与稳压电源的正极相连接。所述电解液为饱和的NaCl溶液；抛光头用沾满电解液的棉花与工件直接接触，每次对检测区域进行均匀的电解抛光剥层，通过抛光时间长短控制每次抛光层的厚度。因为抛光时间与抛光层厚度有线性关系，抛光时间越长抛光层厚度越深；另外减薄的厚度是根据委托要求和应力检测的趋势情况来决定的；三、抛光深度测量：因为要检测的轴承零件的工作面一般都不是平面，都为曲面，要进行深度的测量，必须对工件进行定位，保证工件每次测量均为同一点(同一点下做电解抛光后的深度测量)。用轴承检测仪G803A作为检测平台，在轴仪上固定一L尺，使工件在L尺上定位；在轴承检测仪上固定0.001mm的千分表进行抛光深度的测量，测量精度为1μm，调节轴承检测仪使千分表检测在工件的检测区域位置；四、应力检测：用XSTRESS3000应力仪进行应力检测，每次检测的工件放置位置和方向要一致，否则会有误差，因为每点的应力都会有区别的，并且每个方向的应力也不同；然后循环步骤二电解抛光、步骤三抛光深度测量和应力检测过程直至到所需位置完成轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：通过对轴承零件内圈、外圈、钢球及滚子取样、磨样和电解抛光制样方法，用X射线应力检测仪实现对试样表面沿层深应力分布的检测。由于轴承零件试样都为曲面样品，通过较规范的制样和定位抛光深度测量，提高了单次检测表面下抛光深度对应应力值的准确性；通过检测的应力沿层深的分布曲线可以看出各层深应力的分布趋势，检测曲线较平滑，应力最大点及趋势与工艺情况完全相符，解决了应力层深度检测数据离散性大，甚至毫无规律的难题。主要应用于轴承内圈、外圈、钢球和滚子表面应力沿层深分布的检测技术，对热处理工艺及磨削工艺参数的选择和研究提供数据基础和依据；对提高轴承寿命的不同规格和不同材料轴承零件强化工艺、渗碳及复合热处理工艺，提供了大量数据支持。本专利技术检测残余应力沿层深的分布方法，对提高轴承零件的加工工艺有指导意义，对提高轴承的使用寿命和可靠性提供了保障，进一步适应航空发动机升级换代对轴承使用性能的苛刻要求。附图说明：图1为实施例1球轴承外圈制样图；其中1为平面，2为检测点；图2为实施例1球轴承内圈制样图；其中1为平面，2为检测点；图3为实施例1滚子轴承内圈制样图；其中1为平面，2为检测点；图4为实施例1球轴承双半内圈试样切割图；图5为实施例1球轴承双半内圈制样图；其中1为平面，2为检测点；图6为实施例1钢球制样图；其中1为平面，2为检测点；图7为实施例1滚子制样图；其中1为平面，2为检测点；图8为本专利技术自制的电解抛光机结构示意图；图9为本专利技术自制的电解抛光机使用状态下的结构示意图；图10为实施例1外圈强化后应力沿层深分布趋势图；图11为实施例1内圈渗碳后应力沿层深分布趋势图。具体实施方式：本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。具体实施方式一：本实施方式的轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法按以下步骤进行：一、制样：根据工件的尺寸用线切割截取轴承零件样块，宽度为12mm-20mm，并将与要检测的工件的区域相对应背面制成平面；为保护检测区周围的非检测部位，先用酒精棉将检测区周围擦拭干净，然后在检测面粘一层透明胶，在透明胶上需要检测的位置制成一与准直器外径大小相同的圆孔，该圆孔为检测区；二、电解抛光：选用电解抛光剥层法，利用电解抛光机进行电解抛光；三、抛光深度测量：用轴承检测仪作为检测平台，在轴仪上固定一L尺，使工件在L尺上定位；在轴承检测仪上固定0.001mm的千分表进行抛光深度的测量，测量精度为1μm，调节轴承检测仪使千分表检测在工件的检测区域位置；四、应力检测：用应力仪进行应力检测，每次检测的工件放置位置和方向保持一致；然后循环步骤二电解抛光、步骤三抛光深度测量和应力检测过程直至到所需位置完成轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述电解抛光机由稳压电源7、中空的塑料圆管2、沾满电解液的棉花3、正电极6和负电极4组成；所述中空的塑料圆管2的底部设有通孔，沾满电解液的棉花3置于中空的塑料圆管2内部且沾满电解液的棉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：一、制样：根据工件的尺寸用线切割截取轴承零件样块，宽度为12mm‑20mm，并将与要检测的工件的区域相对应背面制成平面；为保护检测区周围的非检测部位，先用酒精棉将检测区周围擦拭干净，然后在检测面粘一层透明胶，在透明胶上需要检测的位置制成一与准直器外径大小相同的圆孔，该圆孔为检测区；二、电解抛光：选用电解抛光剥层法，利用电解抛光机进行电解抛光；三、抛光深度测量：用轴承检测仪作为检测平台，在轴仪上固定一L尺，使工件在L尺上定位；在轴承检测仪上固定0.001mm的千分表进行抛光深度的测量，测量精度为1μm，调节轴承检测仪使千分表检测在工件的检测区域位置；四、应力检测：用应力仪进行应力检测，每次检测的工件放置位置和方向保持一致；然后循环步骤二电解抛光、步骤三抛光深度测量和应力检测过程直至到所需位置完成轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备。

【技术特征摘要】
1.一种轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：一、制样：根据工件的尺寸用线切割截取轴承零件样块，宽度为12mm-20mm，并将与要检测的工件的区域相对应背面制成平面；为保护检测区周围的非检测部位，先用酒精棉将检测区周围擦拭干净，然后在检测面粘一层透明胶，在透明胶上需要检测的位置制成一与准直器外径大小相同的圆孔，该圆孔为检测区；二、电解抛光：选用电解抛光剥层法，利用电解抛光机进行电解抛光；三、抛光深度测量：用轴承检测仪作为检测平台，在轴仪上固定一L尺，使工件在L尺上定位；在轴承检测仪上固定0.001mm的千分表进行抛光深度的测量，测量精度为1μm，调节轴承检测仪使千分表检测在工件的检测区域位置；四、应力检测：用应力仪进行应力检测，每次检测的工件放置位置和方向保持一致；然后循环步骤二电解抛光、步骤三抛光深度测量和应力检测过程直至到所需位置完成轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备。2.根据权利要求1所述的一种轴承零件残余应力沿层深分布检测试样的制备方法，其特征在于：所述电解抛光机由稳压电源(7)、中空的塑料圆管(2)、沾满电解液的棉花(3)、正电极(6)和负电极(4)组成；所述中空的塑料圆管(2)的底部设有通孔，沾满电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗燕，刘义翔，刘明，刘秀莲，班君，赵强，闫国斌，高振岚，
申请(专利权)人：中航工业哈尔滨轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23