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典型案例

颗粒度在轴承行业的应用
作者:晟享检测  来源:晟享检测  发布时间:2014/4/23 0:00:00  浏览次数:149  

摘要:本文介绍了颗粒度分析仪的原理、装置构造及分析方法,通过颗粒污染度分析和非金属夹杂物分析两案例对其在轴承行业中的应用及优点进行了阐述。
关键词:颗粒度分析仪、颗粒污染度、非金属夹杂物、分析

Abstract: This article introduces principle, facilities structure and analysis method of particle analyzer, describe its application and advantage in bearing industry from two cases of particulate contamination analysis and determination of content of nonmetallic inclusion.
Keywords: Particle analyzer; particulate contamination analysis; determination of content of nonmetallic inclusion.

1 引言
    在轴承生产过程中使用的润滑脂和防锈油、清洗剂杂质会直接影响轴承的震动噪音及疲劳寿命,随着轴承质量的提高,控制油脂产品杂质的重要性已经被越来越多厂家认可,目前最常用的检测油品中杂质颗粒的方法为圆形滤波器颗粒分析,即将油品过滤后,对残留物进行量化评级;检测润滑脂中杂质颗粒是将润滑脂涂抹在血球计数板上进行人工计算和测量颗粒大小及数量,这些方法不仅效率低,还容易漏检。
    轴承材料中非金属夹杂物会影响轴承的接触疲劳寿命,现有GB/T18254-2002标准中就规定了轴承钢材料允许的非金属夹杂物级别,传统的非金属夹杂物评定方法也是人工调整样品台,一个一个视场地对比分析,记录评定结果,这方法同样存在着效率低和漏检视场的缺点。
    以上两个项目检测中遇到的问题特别需要有一个新的解决方案来适应新的形势,新检测方法应具有分辨率高、自动化、简单和可靠等优点。使用颗粒度分析仪,可以高效率地完成所有尺寸颗粒的精确测量,不仅可靠性高,而且具有较好的可重复性。
    本文通过对油品杂质颗粒及非金属夹杂物分析介绍了颗粒度分析仪在轴承行业中的应用。
2 颗粒度分析仪原理
    颗粒度分析仪由正置式金相显微镜、全自动扫描台、图像采集、图像分析软件等部分组成,它采用高分辨率的光学成像检测技术取代了传统的应用激光颗粒传感器的方法,可以全自动完成颗粒计数和颗粒形态分析,并可以清晰地显示每个颗粒的图像及形态特征,最终数据可以提供颗粒的大小、分类及按ISO4406及ASTM要求评定的颗粒等级。颗粒度分析可以应用于各个领域:轴承行业可以应用于碳化物颗粒测量、油品杂质颗粒测量以及非金属夹杂物自动分析等;另外,制药行业中的药膏结晶活性测定,铸造行业中压铸部件缺陷分析等。应用颗粒度分析仪的最大优点是效率高、测量可靠性高以及较好的重复性。
3 颗粒度分析仪在颗粒污染度分析中的应用
    机械杂质对轴承磨损寿命及接触疲劳失效的影响,已经越来越受到关注,轴承生产过程中防锈油和清洗剂杂质的带入都会导致产品磨损失效,因此,在生产过程中,不仅要求防锈油和清洗剂具备一定使用性能,还必须提高其清洁度。
    对防锈油等液体中杂质的测定方法主要按GB/T20082-2006《液压传动、液体污染采用光学显微镜测定颗粒污染度的方法》。该方法用真空过滤收集液样中的颗粒污染物和显微镜技术分析滤膜上颗粒污染物,用透射光或入射光人工计数及图象分析技术两种方法测定外来杂质粒子的数量和尺寸。因为需要对所测试面积内所有颗粒进行分级和测试,如果采用传统的图象分析仪,容易造成漏检,效率也很低。
    颗粒度分析仪采用高分辨率的光学成像检测技术取代了传统的应用激光颗粒传感器的方法,自动扫描全视场,通过图像拼接成完整图片,可以清晰的显示每个颗粒的形态特征和磨粒尺寸,根据预先设定的颗粒等级进行评定,结果以数据和图表的形式表示,可以高效率地完成所有尺寸颗粒的精确测量。
3.1 主要分析步骤
3.1.1 样品制备
    通过专用的过滤装置把油中的杂质过滤到过滤膜片中。过滤膜片有不同的孔径,可以根据需要选取所需的孔径。把制好的过滤膜片转移到金属观测盒内,放置于颗粒度分析仪上进行分析。
3.1.2 拼接图像的获取
    用专用软件设定好起始边界,颗粒度分析仪会自动完成所选边界内的图像获取,并无缝拼接成一张完整的大图片,如下图1(左边是一个视场的图像,右边是由352个视场拼接成的图像):

3.1.3 软件分析
    把拼接成的大图片调入分析软件,进入颗粒度的自动分析模块,并设置颗粒度分级等级,然后软件会对图片进行二值化处理,如下图2。二值化完成后,软件会对杂质进行自动分析,输出最终结果。

3.1.4 分析结果
    分析软件会自动记录每个粒度级别的颗粒数目和不同粒度级别的颗粒所占的面积,并绘制图表。对于尺寸最大的20个颗粒,软件会自动输出图片和尺寸。
4 颗粒度分析仪在非金属夹杂物分析中的应用
    非金属夹杂物对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐蚀等性能有很大影响,因此针对钢材非金属夹杂物分析也是越来越受到重视。现有的显微镜和图像分析仪可以定量测试非金属夹杂物的长度,但不能实现自动扫描,往往需要人工调整样品台,针对每一个视场进行逐个分析,然后按照 GB/T10561-2005和ASTME45-2005标准测量非金属夹杂物。样品检测面积为160 mm2,每一个视场面积为0.50 mm2,这意味着每检测一个样品,需要移动320个视场,人工移动检测效率很低,且容易造成漏检。
    颗粒度分析仪拥有自动扫描台和专用的夹杂物分析软件,可以实现全自动移动检测视场,聚焦拍照,对非金属夹杂物进行自动测量和评级。
4.1主要分析步骤
4.1.1 样品制备
    根据GB/T10561-2005标准制备非金属夹杂物试样,试样面需要非常平整,且无水渍、污物、孔洞及划痕,一般采用长方体或正方体,以便正置图像获取和自动聚焦。
4.1.2 拼接图像的获取
    把试样放置在颗粒度分析仪上,通过软件设定好起始边界,显微镜会自动完成所选边界内的图像获取,并无缝拼接成一张完整的大图片。
4.1.3 软件分析
    把拼接成的大图片调入分析软件,进入非金属夹杂物的自动分析模块,选取需要的评级标准(如GB/T10561、ASTM E45等),然后软件会对图片进行二值化处理,如下图3:




    对二值化进行人工处理,以便软件能更好的完成夹杂物的提取,自动输出结果,并按照所选的标准进行评级。软件会记录所有夹杂物的尺寸,并列出尺寸最大的20个夹杂物的图像,如图4。为了防止误评,可以通过人工判定,删除不是夹杂物的图像。

4.1.4 分析结果
    软件分析之后即可自动输出报告,其格式可以根据客户需求进行更改。
5 结论
    颗粒度分析仪的出现将使轴承质量控制过程上升到了新的高度,无需多重图像分析即可实现试样的大小颗粒测量一步完成,通过一个完整的马赛克拼接图像,能够对试样全貌信息进行分析。使用颗粒度分析仪,工业上就可以完成所有尺寸颗粒的精确测量,不仅可靠性高,而且重复再现性较好,能达到最新工业标准测量的要求。
    随着人工成本的不断提高,各企业都不断要求提高工作效率。颗粒度分析仪的应用可以实现检测的自动化,且能够最大提升检测效率。因此,颗粒度分析仪将会是现在乃至未来最有力的分析工具。