一種軋輥的冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對熱乳板帶乳機中的乳輥冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋的檢測方法，屬于乳輥無損檢測方法技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著生產的快速發展，熱乳廠的乳輥的使用負荷增大，支撐輥與粗乳工作輥的使用周期大幅延長，導致了乳輥的正常消耗增高。由于較長的使用周期以及高強度生產負荷，使得乳輥在使用過程中出現“冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋”(以下簡稱疲勞裂紋)。目前，由于缺少對這種疲勞裂紋的超聲波檢測技術，使得帶有裂紋的乳輥不能得到及時有效地處理，造成熱乳廠乳輥消耗偏高，甚至乳輥邊部剝落提前報廢的不利局面，不但提高了生產成本，還嚴重影響了生產的順利進行。
[0003]經過大量的研究與分析，“冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋”形成機理是由于乳輥在機長期的、巨大乳制力和彎輥力等作用下，輥身表面接觸區域產生塑性變形，由于壓擠作用使得輥面硬度升高、韌性變差。同時，由于長時間的使用，使得輥面過鋼區域過度磨損，形成過鋼兩側凸起中部凹陷的“骨狀”輥形，從而在原先就存在的輥面過鋼部位的乳制線載荷峰值區域的乳制力更為增大，產生局部接觸疲勞。乳輥在旋轉時，輥面在頻繁的交變拉壓作用力下，輥面過鋼部位皮下由于交變剪切應力下過度疲勞而產生沿輥身邊緣周向方向上的疲勞裂紋帶，一旦此裂紋擴展，就會引發支撐輥剝落報廢。
[0004]這種疲勞裂紋的形成、發展分為四個過程:
第一，接觸疲勞區域下應力峰值的區組織晶格發生開裂、扭曲、位錯、層疊等輕度變形現象。此種情況肉眼不可見，只能在顯微鏡下可以看到；
第二，發生開裂、扭曲、位錯、層疊的晶格進一步擴展、串聯形成一定長度的顯微裂紋。此種情況肉眼基本不可見，超聲波可以檢測到，磁粉略微看得到，著色探傷檢測不到；
第三，顯微裂紋在皮下進一步擴展、聯結，形成一定面積網狀裂紋層，在交變載荷的作用下產生宏觀的條狀或網格狀裂紋，直至小剝落(掉肉)現象發生。此種現象宏觀可見，通過對失效位置定量、定性的綜合分析，有挽救的可能；
第四，裂紋、或顯微裂紋在皮下殘余應力、冶煉夾雜等影響下快速向輥身內部發展，直至結合層或脆弱區域發生大面積剝落或掉肩。此種情況一旦發生，乳輥無法挽回直接報廢。
[0005]通過對“冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋”形成機理和特點的分析，我們知道，疲勞裂紋的產生機理實質是受輥間彈性壓扁及輥間接觸受力產生的。接觸力學的赫茲公式顯示，接觸疲勞區域下應力峰值在乳輥表面以下約1mm左右位置，裂紋形成初始微小難以發現辨別，其發展速度又極為迅速，一旦錯過最佳處理機會就會釀成生產事故和巨額經濟損失。因此，疲勞裂紋檢測技術應該在裂紋發展的第二階段對其實施監測與控制，可以達到安全預防與降低輥耗雙重目的的最佳效果。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種乳輥的冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋檢測方法，這種乳輥疲勞裂紋的檢測方法可以通過超聲波對乳輥的疲勞裂紋進行定性和定量檢測，及時檢出疲勞裂紋，以能夠及時對有問題的乳輥實施磨削修復，避免裂紋缺陷的加深和發展，達到降低輥耗的作用。
[0007]解決上述技術問題的技術方案是:
一種乳輥的冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋檢測方法，使用超聲波探傷儀和探頭對下機后的被測支撐輥進行檢測，被測支撐輥的輥面表面光潔度▽ 6為佳，檢測采用以下步驟進行:
a.儀器與探頭的標定:在被測支撐輥上標定時，使探頭距離乳輥端面200mm，調節增益將底波B調至80%f.s，記下此時的增益值，保持增益不變再將探頭移動至距離端面400mm位置，記下此時底波B波高，按此方法類推，直至記下距離端面800mm位置底波B波高，將以上記錄點連接成平滑曲線，既制得DGS曲線；
b.掃查方式:在被測支撐輥的輥身兩側距離端面800mm位置，向端面做周向掃查，在被測支撐輥的輥身兩側距離端面O?800mm位置做軸向掃查；
c.疲勞裂紋定性:在接觸疲勞區域做軸向與周向表面波檢測時，相同位置均有草狀回波，即可判斷為疲勞裂紋反射信號；
d.疲勞裂紋定量:兩種掃查方向的缺陷波F不應同時高于DGS曲線對應位置B波波高的25%，達到這個標準即判定該乳輥合格，能夠安全使用。
[0008]上述乳輥的冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋檢測方法，所述的疲勞裂紋定性步驟中，首先要排除乳輥材質或儀器靈敏度調節不當引起的晶界和晶粒草狀反射回波。
[0009]上述乳輥的冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋檢測方法，還需要對乳輥進行疲勞裂紋定位，疲勞裂紋定位:一是乳輥正常使用下機后目測輥身兩側輥面磨損與粗糙度情況，裂紋易出現在接觸磨損較為嚴重的區域；二是根據乳輥磨削前輥型曲線，接觸疲勞區域主要出現在乳輥磨損后的“骨狀”輥型陡峭的兩側。
[0010]本發明的有益效果是:
本發明通過現場大量的疲勞裂紋使用數據的搜集分析，總結出疲勞裂紋的發展過程與特點，針對其特點開發出人工超聲表面波疲勞檢測技術，這種檢測方法適合對鑄鍛鋼材質的所有支撐輥、粗乳工作輥的疲勞裂紋進行定性、定量和定位判定，通過及時地檢出疲勞裂紋，避免一系列的上機乳制剝落事故，并能夠及時對有問題的乳輥進行磨削修復，避免裂紋缺陷的加深和發展，對降低輥耗和提高乳輥有效使用起到了積極的作用。
[0011]本發明的檢測方法具有安全可靠、靈活方便、操作簡單等顯著優點，自實施以來，近一年來共檢測跟蹤乳輥600余支次，無一例乳輥出現上機事故，為熱乳板帶乳機乳輥疲勞裂紋檢測提供了一種新穎、實用的檢測技術，填補了熱乳乳輥的冷作硬化接觸疲勞顯微裂紋檢測