用于滚动轴承的超声波探伤器以及用于检测裂纹的方法技术

一种用于检测裂纹的超声波探伤方法，该方法将外圈４的滚道表面４ａ作为所检查表面进行检查。在所要检查的表面已经完成了精加工磨削之后，在将包括煤油的液体碳氢化合物２作为超声波透射介质的同时超声波检测裂纹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检查在滚动轴承的滚道表面或者在滚动接触表面中的裂纹的超声波探伤方法，并且更具体地说涉及这样一种用于滚动轴承的超声波探伤方法，该方法用于检测短使用寿命产品并且提供保证具有稳定使用寿命的非常可靠的滚动轴承。
技术介绍
由于滚动轴承通过滚动元件在承受施加在轴上的载荷的同时转动，滚动轴承在滚动元件和内外套圈之间受到高接触压力和反复的滚动疲劳。因此，当在滚道表面或紧接着位于该表面下面的位置中存在裂纹时，该裂纹对滚动疲劳寿命具有很大影响。为此，在用于滚动轴承的材料方面，期望在滚动轴承最终产品的滚道表面的面上或里面没有任何裂纹。而且，在滚动轴承方面，在滚动轴承的制造过程中或者在研磨操作期间所采用的剧烈条件下，在转动操作期间偶尔在滚道中出现细小裂纹。当在滚动轴承完成时细小裂纹仍然保留时，由于由滚动疲劳引起的应力集中，这些细小裂纹会导致从这些裂纹开始的过早剥落。因此，制造用作滚动部件材料的轴承钢的钢厂通过超声波探伤来检查钢产品，例如圆棒钢；并且只让其中没有发现任何裂纹的无缺陷产品出厂。但是，那些由于刚刚被轧制而具有粗大晶粒的钢产品以及那些大表面粗糙度的钢产品要受到由钢厂进行的检查。而且，从生产率方面看，超声波探伤要高速进行。由于这些原因，超声波裂纹没有以高精度进行，并且在检测夹杂物是困难的，除非这些夹杂物其尺寸为10毫米或更大。因此，由钢厂进行检查的当前状况在于通过确定在所检查的产品表面(在所检查的产品为圆棒钢时的产品表面或者在所检查的产品为管材时的内表面)中是否存在机加工裂纹，例如由轧制或者拉拔或者瑕疵例如其尺寸为10毫米或更大的夹杂物引起的裂纹、皱纹等，从而确定该产品是有缺陷的或是无缺陷的。例如，在日本专利待审文献JP-A-2003-222617中提出通过使用倾斜波束和垂直波束检测在钢产品例如钢管的单个位置处的裂纹。在所有所得到的回波的强度已经超过预定阈值时，确定存在裂纹。该专利文献还包括针对钢管的圆周和/或轴向连续性进行确定的说明，并且在确定包括裂纹的区域连续超过预定阈值时，确定该钢管对于在下一步超声波探伤的制造步骤中执行操作是有害的。同时，对于钢滚动轴承而言，小于10毫米的夹杂物已知会影响滚动疲劳寿命。因此，本专利技术人在日本专利待审文献JP-A-2000-130447和JP-A-2002-317821以及日本专利申请JP-2002-293750中指出会影响滚动疲劳寿命的夹杂物；并且通过观察，通过兑所完成的滚动部分进行超声波探伤，从滚动部分中消除夹杂物。另外，属于在观察下位于产品中并且已经通过超声波探伤检测出的裂纹的数据通常用作已经进行了检查的证据或者记录用于找出有缺陷产品的证据。例如，对于用于记录属于通过超声波探伤检测出的裂纹的数据的方法而言，“Special Steel”1997年第6期第46卷的第14页和“SpecialSteel”2002年第2期第51卷的第27页包括将所得到的反射回波强度转变成模拟信号并且将该信号作为垂直轴线并且将时间作为水平轴线来记录以模拟曲线图形式的信号的说明。而且，上述JP-A-2003-222617还包括有关这样一种方法的说明测量出沿着所检查的产品的轴向和圆周方向在每个探伤间距处反射出的回波强度；将所测量出的强度转变成数字信号；并且在将探伤的轴向间距作为垂直轴线并且将探伤的圆周间距作为水平轴线的同时数字记录该信号。另外，为了检查由于热处理导致的缺陷，在轴承制造过程中通过荧光磁性颗粒探伤等检查出表面裂纹。随后，现有为了检查表面裂纹例如在研磨期间引起的表面裂纹、研磨裂纹等而进行的磁性颗粒探伤或漏磁通检查的实施例(参见日本特种钢协会的“Special Steel”第6期第46卷(1997)第5至7页和第25页)。超声波探伤通常要使用介于工件和传感器之间的水基超声波透射介质。在与另一种超声波透射介质例如油等相比时，水基超声波透射介质具有优异的声波传播性能。由于水基超声波透射介质容易获取并且容易维护，所以选择了水基超声波透射介质。钢厂用来进行超声波探伤的许多介质都是水基的。在使用水基介质进行浸入测试中，在如在倾斜波束探伤方法或表面波探伤方法中一样通过相对于工件给与入射角来检测裂纹时，可采用两种方法即，用于使探针相对于工件中心线倾斜的方法和用于通过使探针相对于工件中心线(例如，沿着轴承的轴向方向)平移因此相对偏离工件来得到相对于探针的入射角的方法。由于偏置方法容易安排，所以该方法例如可以通过只是使工件平移来实施，并且由于在这些方法之间在检测能力方面没有任何明显差异，所以通常采用偏置方法来检查工业产品。在JP-A-11-337530中所述的超声波探伤方法可以用作通过使滚动轴承的滚道表面受到超声波探伤来检查较大的非金属夹杂物或者紧接着位于滚道表面下面的裂纹的方法。专利文献1JP-A-11-337530 专利文献2JP-A-2003-222617专利文献3JP-A-2000-130447专利文献4JP-A-2002-317821专利文献5JP-A-2002-293750非专利文献1“Special Steel”1997年第6期第46卷的第14页非专利文献2“Special Steel”2002年第2期第51卷的第27页专利技术概述本专利技术要解决的问题滚动轴承的使用寿命在很大程度上受到包含在滚道表面中的裂纹的影响；尤其是滚动接触应力延伸的范围；例如大非金属夹杂物或表面裂纹。因此，为了减少短寿命滚动轴承的数量，期望在其中将工件形成为最终形状的研磨过程之后的过程中检查出表面裂纹。但是，在钢厂中的材料阶段处进行的检查操作期间，通过例如参考每材料批次裂纹存在的频率，评估和筛分主要与去除大裂纹一起进行，并且在保证单个轴承方面存在限制。在研磨中进行的检查操作中，测试目标的结构状态为退火状态的。在便于超声波传播方面，测试目标的结构已知比热处理之后的目标的结构状态要差。而且，由于车削图案仍然保留在滚道表面上，所以滚道表面研磨之后的滚道表面更粗糙。车削图案导致超声波扩散反射。即使在这方面，在探伤能力方面仍然存在问题。另外，随后通过磨削将滚道表面磨去与切削余量对应的量。即使在已经检测到时，通过磨削去除裂纹。因此，检查变得毫无意义。相反，仍然存在问题，例如担心存在夹杂物，这在已经经过磨削之后将存在从里面到夹杂物造成问题的深度暴露出的新问题。JP-A-11-337530描述了作为用于检查滚动轴承的方法的大夹杂物检查方法，其中在已经磨削表面之后检测在滚道表面中的缺陷。但是，由于该方法使用了水作为超声波透射介质，所以在将工件浸入到用作介质的水中或者从中取出时出现气泡，并且必须确保预定的时间以便去除气泡。而且，在将气泡被检测作为裂纹时，对裂纹的错误确定导致错误检测的出现机会增加，由此造成成本增加，因为需要重新检查。另外，减小气泡量需要用于降低在水中的氧含量的脱气装置等，这又增加了设备成本。根据上面的方法，在检测到位于轴承的端部(滚道表面的轴向端部)中的裂纹时，从端部反射出的回波具有高反射强度(妨碍了检测)，这导致难以检测在整个滚道表面中的裂纹。该问题在滚动轴承例如精密球轴承类型的情况中尤为明显，在该情况中偶尔会出现其中滚动元件通过滚道表面端部的空白区域因此在端部上施加接触应力的情况。本专利技术人所进行的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于滚动轴承的超声波探伤方法，用来检查作为所要检查表面的轴承套圈的滚道表面和滚动元件的滚动接触表面中的至少一个，该方法包括：精加工磨削所要检查的表面；并且通过使用包括煤油的液体碳氢化合物作为超声波透射介质来进行超声波探伤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：木内昭广，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]