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电磁脉冲磁处理稳定薄壁轴承外圈尺寸

作者:永丰轴承发布时间:2021-01-28 16:49

电磁脉冲磁处理稳定薄壁轴承外圈尺寸
1.1复合磁场的设计 由于薄壁轴承外圈形状的特殊性,影响尺寸稳定的应力向外呈径向分布,因此,为确保磁力线能从不同方向穿过外圈,达到最大程度降低内应力的目的,使磁力线分别从轴向和径向穿过轴承外圈,轴向磁场穿过外圈轴心线(图1a),径向磁场垂直于外圈厚度方向(图1b)。
1.2磁处理装置的制作 磁处理是一种通过动态磁场与钢材相互作用来改善工件中残余应力分布的新方法[20]。钢材在较弱的外磁场作用下,内部会产生正磁致伸缩效应(即材料沿磁场方向伸长),随着外磁场的增大,材料内部的磁致伸缩由正变负(即材料沿磁化方向缩短),当材料磁化至饱和时,磁致伸缩也达到负饱和值[21]。因此,钢材在动态磁场的作用下内部会发生正负交替的磁致振动,其与材料中局部分布不均匀的残余应力共同作用,有可能推动该区域内的位错产生滑移,产生塑性应变从而导致应力松弛[22]。 理论上,螺旋线圈支架横截面的孔径与放入其中的薄壁轴承外圈结合越紧密,磁处理效果越理想,因此,针对直径为360-0.011mm、壁厚为3mm的外圈,制作了磁化线圈匝数为67、支架横截面孔径为40mm、线圈支架采用非铁磁性材料的磁处理装置,其磁场电源产生约2kHz的中频脉冲交变磁场,电路由滤波整流电路、谐振回路、控制驱动电路及保护电路组成。虽然此装置中外圈与支架孔径有一定间隙,但因磁力线基本均匀穿过线圈支架孔,故只要将一组外圈按顺序放入支架孔内,可基本保证磁力线均匀通过每个外圈。为减少磁化线圈的发热量,线圈由截面积为2.5mm2的多股软铜线通过并绕的方式绕制而成。磁化线圈内的磁感应强度越强,产生的磁致伸缩效应越大,磁处理效果也越好。磁化线圈中通过的最大有效交变电流为5A,有效电压为300V。此装置的磁化线圈可简化为细长螺线管,其中的线圈长度为160mm,初步估计磁化线圈内的磁感强度为 式中:B为螺线管内磁感强度;N为线圈匝数;I为通过线圈的电流;l为螺线管中线圈长度;0为真空磁导率。
1.3试验方法 磁处理方式如图2所示。磁化线圈采用三线并绕的方式绕制在支架上。磁处理前用千分表分别测量15个外圈一周,其中最大值为长轴直径,最小值为短轴直径,再将外圈分别放入轴向、径向磁场进行磁处理,时间均为8min。磁处理过程中,外圈温度35~75。 
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