论文部分内容阅读
18CrNiMo7-6是一种典型的重载齿轮钢,通过在钢中加入铬、镍等合金元素来提高材料的淬透性、渗碳性能、强度及韧性等,以达到外硬内韧的特性,广泛应用于工业机械领域。齿轮需要经过渗碳淬火等热处理工艺在表面形成一层有效硬化层,来提高齿轮的抗疲劳强度。渗碳层的深度是评价热处理工艺是否合格的重要指标之一,因此需要对渗碳层深度进行测量。然而,现阶段的测试方法属于有损检测且不适用于已成形的构件。本文的目的是提出一种基于巴克豪森噪声(MBN)效应的无损检测方法,用于快速地检测齿轮表面经铣削后的渗碳层深度。为此开展了以下研究:(1)对常用的齿轮钢有效硬化层深检测方法进行了阐述,并通过对比得出了巴克豪森噪声检测的优势。综述了MBN技术的发展情况和近年来国内外专家学者的研究成果,并且介绍了巴克豪森噪声检测的理论基础和巴克豪森噪声的影响因素。(2)自主搭建了巴克豪森无损检测系统。硬件部分选用XD2信号发生器和FPA1000型号的前置功率放大器,并使用U型硅钢片和绕制的线圈制成磁化器,然后将接收线圈感应到的电流信号通过UFA42滤波芯片实现高通滤波和前置放大,最后利用研华PCI-1712L采集卡进行信号采集。对采集到的信号用基于LabVIEW语言的信号分析软件进行处理,得到噪声信号的时域特征值和频域分析。(3)基于搭建的实验平台,测试了试样经铣削加工后的渗碳层深度。首先对18CrNiMo7-6齿轮钢进行渗碳处理,在试样表面得到约3 mm厚的渗碳层;通过施加不同幅值的激励电流,得出响应的MBN信号进行分析,确定了18CrNiMo7-6钢巴克豪森噪声检测的最合适的激励条件为:激励频率20 Hz,最佳激励电压为3.5 V。然后在相同的进给量(0.1 mm)下依次铣削加工出有不同深度的渗碳层试样;最后,利用搭建的巴克豪森噪声检测平台对不同厚度的渗碳层进行检测。结果发现:MBN信号的均方根值和均值与渗碳层深度呈近似的线性递减关系。因此,可利用巴克豪森噪声信号的均方根或均值检测齿轮钢试样的渗碳层深度。