本发明涉及材料的无损技术，特别是一种磁弹法检测渗碳淬火齿轮磨削烧伤定标方法。
背景技术：
齿轮是机械装备的重要基础件。齿轮产品门类齐全，广泛应用于风电、航空、船舶、兵器装备、机床工具、工程机械和仪器仪表等二十多个领域。随着机械工业的发展，对齿轮在高速、重载以及高精度方面提出了更高的要求。因此对齿轮进行渗碳淬火以保证齿面的硬度和承载能力，精加工采用磨齿工序以提高齿轮的精度的表面质量。但是在齿轮磨削加工过程中，由于砂轮旋转较高、渗碳淬火后的表层金属硬度非常高、切削层极薄，因此会在接触区会产生瞬时高温，磨削产生的热量有60%～95%的热量被传到齿轮上，仅不到10%的热量被磨屑带走。这些传入到工件上的热量来不及扩散，而积聚在齿轮表面形成局部高温。大部分热量直接传到齿轮表面，很容易引发齿面磨削烧伤问题。齿轮磨削烧伤很难控制和避免，若出现轻微的磨削烧伤并不会影响其使用性能，但烧伤达到一定程度就会会影响齿轮的刚度、强度、承载能力和疲劳寿命等，甚至会带来不可估量的经济损失。
为了更好地控制磨削烧伤，对烧伤齿轮及时地进行判别和筛选，避免烧伤齿轮带来潜在危害，对齿轮的磨削烧伤进行有效的检测非常重要。目前齿轮磨削烧伤控制及检测方法主要分为事前预防和事后检验，事前预防是在磨齿前采取措施避免或者降低烧伤的产生，事后检测是对磨完齿的齿轮进行烧伤检测。目前齿轮行业传统的事后检测以酸蚀法为主，但这种有损检测，检测溶液腐蚀齿轮，还会污染环境等。随着科学技术的进步，无损检测技术应运而生。其中一种新型的检测方法---磁弹法检测技术逐渐显示出其独特的优越性。该方法操作简单、效率高、不损伤工件、安全污染等特点。由于该检测方法较新颖，还未全面应用，并且也没有针对该方法相关的标准规范，因而在实际检测时无法校验仪器，准确判定烧伤是否存在的临界值并进行烧伤等级评价。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对现有磁弹法检测渗碳淬火齿轮磨削烧伤时，不能准确判定烧伤是否存在的临界值并进行烧伤等级评价的不足，提供一种磁弹法检测渗碳淬火齿轮磨削烧伤定标方法，该方法通过试样制备、磁弹法确定烧伤区、非磁弹法评定烧伤级别和磁弹法对比检测步骤，从而确定磁弹法评定烧伤等级的标准，以解决齿轮磨削烧伤等级评定缺乏对照标准的问题，为级别判断的准确性提供保障。
为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。
一种磁弹法检测渗碳淬火齿轮磨削烧伤定标方法，包括以下步骤：
第一步，试样制备：按照正常生产工艺加工多个磨齿加工前的磨削齿轮试样，并按照包括正常磨削参数的多种工艺参数，在成形磨齿机上进行齿轮烧伤试样的磨削加工；
第二步，磁弹法确定烧伤区：采用磁弹仪对多个齿轮烧伤试样进行全齿磨削烧伤检测，标记mp值的突变位置；
第三步，非磁弹法评定烧伤级别：采用浸蚀法、化学分析法、金相法、表层显微硬度法和残余应力法中的一种或至少两种相结合的方法，对齿轮烧伤试样的磨削烧伤区域进行烧伤级别评定，并标记烧伤位置；
第四步，磁弹法对比检测：采用磁弹仪对经过非磁弹法评定了烧伤级别的齿轮烧伤试样进行检测，并将烧伤位置处的mp值作为对应烧伤等级的磁弹法评定标准。
采用前述技术方案的本发明，通过试样制备、磁弹法确定烧伤区、非磁弹法评定烧伤级别和磁弹法对比检测步骤，从而确定磁弹法评定烧伤等级的标准。以解决齿轮磨削烧伤等级评定缺乏对照标准的问题，为级别判断的准确性提供保障。其中，试样制备能够获得多个用于定标的烧伤合格与不合格产品，从而形成较大的覆盖范围，避免在实际检测过程中出现没有比对的样本；磁弹法确定烧伤区可快速和相对准确地确定烧伤范围，以在采用非磁弹法判定烧伤级别时，有针对性地在样件有烧伤区域进行相关工作，提高判定工作效率；非磁弹法包括浸蚀法、化学分析法、金相法、表层显微硬度法和残余应力法中的一种或至少两种相结合，以利用现有成熟的烧伤级别判定方法，准确判定烧伤级别；多种方法结合使用，可有效提高烧伤级别判定的准确性。
优选的，在采用磁弹法确定烧伤区域和对比检测的步骤中，包括：
第一小步，采用高斯计检测齿面剩磁，并在齿面剩磁小于3高斯条件下，选用s1-14-12-02探头以及相适配的高斯计型号进行；
第二小步，在每个齿沿齿宽方向选取均布的4个截面位置，分别对靠近齿顶和靠近齿根位置进行静态检测，在对比检测步骤，记录每个检测位置的mp值；
第三小步，沿齿宽方向分别动态检测靠近齿顶和靠近齿根的位置，并在出现mp值突然增大或减小时，在确定烧伤区的步骤中，标记相应位置。
以提高磁弹法检测的准确性，从而确保对比检测的准确性，为准确获得标准试样提供保障。
优选的，在由所述浸蚀法评定烧伤级别时，按照gb/t17879-1999《齿轮磨削后表面回火的浸蚀检验》标准，对磨削烧伤齿轮试样进行酸蚀法烧伤检测，并按ⅲ型浸蚀方法配制溶液做擦拭烧伤检测，烧伤等级评价按标准中的检验准则执行。以严格按照酸蚀法的操作规范、判断标准和要求进行酸蚀法评定，确保级别评定的准确性。
优选的，在由所述化学分析法评定烧伤级别时，对同一齿面上取下的有烧伤与无烧伤试样，采用光谱仪、能谱仪检测表面及浅表层的元素含量。以确保化学分析法评定烧伤级别的准确性。
优选的，在由所述金相法评定烧伤级别时，采用高倍率金相显微镜观察试样浅表层的金相组织，判别非金属夹杂物等级，对比有烧伤与无烧伤处金相组织的差异，重点观察烧伤处的金相组织，并形成报告。以确保金相法评定烧伤级别的准确性。
优选的，在由所述表层显微硬度法评定烧伤级别时，包括表面硬度检测和心部硬度检测，以确定淬火层深度方向的硬度梯度。以确保金相法评定烧伤级别的准确性；其中，在烧伤影响区域深度方向检测硬度时，相邻硬度检测点间距的选择应当按照不影响单独检测结果的原则确定，且多个检测结果应当能够形成一个合理的硬度升降梯度。
优选的，在由残余应力法评定烧伤级别时，采用x射线衍射残余应力检测仪检测有烧伤和无烧伤试样表面的残余应力，并沿齿宽和齿高方向分别进行，且作好记录与标记。以确保残余应力法评定烧伤级别的准确性。
优选的，还包括分别汇总无烧伤和有烧伤的试样检测结果，并根据汇总结果进行数据选出一组具有一定梯度且不少于20个样本的数据，作为分析磁弹法检测磨削烧伤的定标样本数据，并经过对数据处理分析，以及mp值定标及校验确定磁弹法检测磨削烧伤的比对标准。可有效避免实际采用磁弹法检测时，缺少对应已标定的比对试样，确保试样数量丰富，可比对范围宽广。
进一步优选的，用于汇总的无烧伤试样有烧伤试样检测结果包括表层显微硬度法、残余应力和磁弹法三种方法的结果，并按三种测试结果相对稳定的原则对的mp值确定为样本数据；且对数据的处理分析采用多元线性回归法进行。以筛选评定结果更加接近实际烧伤效果的有限种评定方式的结合，减少数据处理量，提高定标效率。
更进一步优选的，在mp值定标及校验过程中，包括，首先，给定临界的硬度值和残余应力值，通过多元线性回归方程预测出评定磁弹仪检测磨削烧伤合格与不合格的判别界限；其次，根据置信概率，推测出特征值mp值的预测区间，将该区间作为判别烧伤合格与不合格的依据；第三，制定磨削烧伤检测标准；最后，采用实际生产的齿轮作为初期验证的检验对象，随机选取至少10件齿轮作为一次验证试样，初期验证在设定期限内完成，并允许存在一定的相对误差，且在初期验证完成后，根据初期验证效果，调整后续验证周期。更进一步确保定标准确性。初期验证的周期可以确定为1个月，允许的相对误差控制在10%以内。当一个季度验证完后，证明标定后的磨削烧伤检测仪器具有较高的精确度和稳定性，可将验证周期设置调整为一个季度验证一次。若按季度验证依然具有精确度和稳定性，可将验证校准周期设为半年或者一年验证一次。
本发明的有益效果是，通过试样制备、磁弹法确定烧伤区、非磁弹法评定烧伤级别和磁弹法对比检测步骤，从而确定磁弹法评定烧伤等级的标准，以解决齿轮磨削烧伤等级评定缺乏对照标准的问题，为级别判断的准确性提供保障。其定标效率高，准确性好。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
一种磁弹法检测渗碳淬火齿轮磨削烧伤定标方法，本方法以18crnimo7-6钢渗碳淬火齿轮为定标试样，包括以下步骤：
第一步，试样制备：按照正常生产的热处理和机械加工工艺加工多个磨齿加工前的磨削齿轮试样，并按照包括正常磨削参数、超过正常磨削参数而导致齿面发生烧伤的多种工艺参数，在成形磨齿机上进行齿轮烧伤试样的磨削加工；
第二步，磁弹法确定烧伤区：采用磁弹仪对多个齿轮烧伤试样进行全齿磨削烧伤检测，标记mp值的突变位置；
第三步，非磁弹法评定烧伤级别：采用浸蚀法、化学分析法、金相法、表层显微硬度法和残余应力法中的一种或至少两种相结合的方法，对齿轮烧伤试样的磨削烧伤区域进行烧伤级别评定，并标记烧伤位置；
第四步，磁弹法对比检测：采用磁弹仪对经过非磁弹法评定了烧伤级别的齿轮烧伤试样进行检测，并将烧伤位置处的mp值作为对应烧伤等级的磁弹法评定标准。
其中，在采用磁弹法确定烧伤区和对比检测步骤中，包括：
第一小步，采用高斯计检测齿面剩磁，并在齿面剩磁小于3高斯条件下，选用s1-14-12-02探头以及相适配的高斯计型号进行；
第二小步，在每个齿沿齿宽方向选取均布的4个截面位置，分别对靠近齿顶和靠近齿根位置进行静态检测，在对比检测步骤，记录每个检测位置的mp值；
第三小步，沿齿宽方向分别动态检测靠近齿顶和靠近齿根的位置，并在出现mp值突然增大或减小时，在确定烧伤区的步骤中，标记相应位置。
在由所述浸蚀法评定烧伤级别时，按照gb/t17879-1999《齿轮磨削后表面回火的浸蚀检验》标准，对磨削烧伤齿轮试样进行酸蚀法烧伤检测，并按ⅲ型浸蚀方法配制溶液做擦拭烧伤检测，烧伤等级评价按标准中的检验准则执行。在由所述化学分析法评定烧伤级别时，对同一齿面上取下的有烧伤与无烧伤试样，采用光谱仪、能谱仪检测表面及浅表层的元素含量。在由所述金相法评定烧伤级别时，采用高倍率金相显微镜观察试样浅表层的金相组织，判别非金属夹杂物等级，对比有烧伤与无烧伤处金相组织的差异，重点观察烧伤处的金相组织，并形成报告。在由所述表层显微硬度法评定烧伤级别时，包括表面硬度检测和心部硬度检测，以确定淬火层深度方向的硬度梯度。其中，在烧伤影响区域深度方向检测硬度时，相邻硬度检测点间距的选择应当按照不影响单独检测结果的原则确定，且多个检测结果应当能够形成一个合理的硬度升降梯度。在由残余应力法评定烧伤级别时，采用x射线衍射残余应力检测仪检测有烧伤和无烧伤试样表面的残余应力，并沿齿宽和齿高方向分别进行，且作好记录与标记。
还包括分别汇总无烧伤和有烧伤的试样检测结果，并根据汇总结果进行数据选出一组具有一定梯度且不少于20个样本的数据，作为分析磁弹法检测磨削烧伤的定标样本数据，并经过对数据处理分析，以及mp值定标及校验确定磁弹法检测磨削烧伤的比对标准。
本方法还包括，用于汇总的无烧伤试样有烧伤试样检测结果包括表层显微硬度法、残余应力和磁弹法三种方法的结果，并按三种测试结果相对稳定的原则对的mp值确定为样本数据；且对数据的处理分析采用多元线性回归法进行。在mp值定标及校验过程中，包括，首先，给定临界的硬度值和残余应力值，通过多元线性回归方程预测出评定磁弹仪检测磨削烧伤合格与不合格的判别界限；其次，根据置信概率，推测出特征值mp值的预测区间，将该区间作为判别烧伤合格与不合格的依据；第三，制定磨削烧伤检测标准；最后，采用实际生产的齿轮作为初期验证的检验对象，随机选取至少10件齿轮作为一次验证试样，初期验证在设定期限内完成，并允许存在一定的相对误差，且在初期验证完成后，根据初期验证效果，调整后续验证周期。
采用本方法时，初期验证的周期可以确定为1个月，允许的相对误差控制在10%以内。当一个季度验证完后，证明标定后的磨削烧伤检测仪器具有较高的精确度和稳定性，可将验证周期设置调整为一个季度验证一次。若按季度验证依然具有精确度和稳定性，可将验证校准周期设为半年或者一年验证一次。
本方法中，在采用磁弹法确定试样烧伤区的步骤中，也可顺便记录mp值，相应在采用磁弹法进行对比检测步骤中，可比较两次检测结果mp值的差异，确定检测仪器的稳定性，以及分析酸蚀是否对试样的烧伤程度构成影响。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。