軸承在使用過(guò)程中，軸承剝落失效是常見(jiàn)的故障，為了讓大家對(duì)不同類型剝落失效的形式和原因了解，下面中華軸承網(wǎng)(I簡(jiǎn)稱：華軸網(wǎng))分享深溝球軸承、圓錐滾子軸承和滾針軸承的剝落失效形貌和原因以及相應(yīng)預(yù)防措施。
1、深溝球軸承
某深溝球軸承在使用中出現(xiàn)軸承滾道剝落現(xiàn)象。某主機(jī)用戶選用通用型號(hào)某深溝球軸承，3套串聯(lián)安裝在粉碎顆粒機(jī)壓輥上使用一段時(shí)間后，發(fā)生保持架破裂，鋼球散落，內(nèi)外圈疲勞剝落。見(jiàn)圖1-3所示。
圖1故障軸承
圖2軸承滾道剝落區(qū)域
圖3軸承單獨(dú)剝落區(qū)域
造成該深溝球軸承失效的原因如下：
(1)軸承選型不當(dāng)，如要成對(duì)使用需要特殊說(shuō)明，對(duì)軸承軸向游隙進(jìn)行控制，保證配套軸承同時(shí)受力。
(2)由于軸承使用不當(dāng)，使軸承內(nèi)圈受非正常的軸向力，導(dǎo)致軸承內(nèi)、外圈間游隙變小，內(nèi)圈發(fā)生偏溝磨損，直至發(fā)生剝落。可見(jiàn)，軸承在選型時(shí)要根據(jù)實(shí)際工作情況進(jìn)行合理選擇，如有特殊要求應(yīng)及時(shí)與生產(chǎn)廠家協(xié)調(diào)，從而確保軸承的使用精度和使用壽命。
預(yù)防措施如下：
(1)用戶可根據(jù)軸承實(shí)際使用工況，選擇配對(duì)角接觸球軸承，從而承受更大的軸向載荷。
(2)如用戶不方便更改機(jī)械結(jié)構(gòu)，仍需使用目前型號(hào)軸承，建議將軸承游隙增大，從而提高軸承的軸向載荷及抗傾覆力矩。
2、圓錐滾子軸承
針對(duì)某汽車離合器用圓錐滾子軸承發(fā)生早期疲勞剝落的現(xiàn)象。軸承經(jīng)分解后可見(jiàn)軸承內(nèi)圈滾道120°角度范圍內(nèi)有明顯的碾壓痕跡及大塊的疲勞剝落處，外圈滾道360°角度范圍內(nèi)可見(jiàn)明顯的點(diǎn)蝕現(xiàn)象，部分滾子滾動(dòng)表面出現(xiàn)剝落，如圖4-5所示。
圖4內(nèi)圈滾道疲勞剝落
圖5外圈滾道點(diǎn)蝕現(xiàn)象和滾子滾道表面剝落
改圓錐滾子軸承失效原因分析：
滾動(dòng)疲勞的機(jī)理很復(fù)雜，有最大靜態(tài)剪應(yīng)力理論、最大動(dòng)態(tài)剪應(yīng)力理論，這兩種理論都認(rèn)為表面下剪應(yīng)力反復(fù)作用在非金屬夾雜物等缺陷處產(chǎn)生了微小的裂紋，進(jìn)而擴(kuò)展到表面產(chǎn)生了疲勞剝落。早期疲勞剝落是軸承一種異常的失效形式。造成疲勞失效的原因很多很復(fù)雜。主要有以下幾方面因素：
(1)軸承本身的因素，如軸承游隙不恰當(dāng)、潤(rùn)滑不良、潤(rùn)滑劑不合適;
(2)軸、軸承箱的精度不好，軸承箱的剛性不均，軸的撓度大;
(3)安裝不良;
(4)載荷過(guò)大;
(5)異物進(jìn)入，如水、顆粒雜質(zhì)。
預(yù)防措施：
針對(duì)本軸承的失效方式，為保證軸承性能，延長(zhǎng)軸承的壽命，保證車輛的正常行駛，做好以下幾方面工作將大大減少此類問(wèn)題的發(fā)生。
(1)在軸承與軸均滿足要求的前提下，注意軸承與軸配合精度的選取;
(2)安裝過(guò)程中避免水、硬質(zhì)顆粒等異物的進(jìn)入;
(3)選取合適的潤(rùn)滑方式及潤(rùn)滑劑;
(4)選取合適的預(yù)載荷，避免因預(yù)載荷過(guò)大導(dǎo)致軸承發(fā)熱異常或過(guò)小造成整個(gè)設(shè)備剛性不夠，旋轉(zhuǎn)精度不合格。
3、滾針軸承
滾針軸承失效的影響因素較多，從軸承材料冶金質(zhì)量到軸承制造過(guò)程(冷熱加工、熱處理、磨削)、最后裝配以及后期服役期間任何步驟均會(huì)影響滾針軸承質(zhì)量，進(jìn)而影響其使用壽命。
對(duì)失效的滾針軸承拆套進(jìn)行宏觀形貌觀察。此滾針軸承外徑面局部有劃痕，，內(nèi)滾道整體磨損嚴(yán)重，局部有大小不一剝落坑，內(nèi)徑面非承載區(qū)顏色光亮，沿周向有兩條磨痕，其中一條磨痕較寬，顏色發(fā)黑。9粒滾針呈灰色，無(wú)光澤，其中5粒有磨損且3粒磨損嚴(yán)重，磨損面積約為整個(gè)滾針表面的2/3，另外兩粒一端有剝落，如圖6-8所示。
圖6軸承外圈內(nèi)徑面形貌
圖7外圈內(nèi)滾道剝落區(qū)放大形貌
圖8軸承剝落滾針?lè)糯笮蚊?/FONT>
滾針軸承剝落失效的原因：
滾針軸承從原材料到制造過(guò)程，及裝配和后期維護(hù)服役以及潤(rùn)滑狀態(tài)整個(gè)過(guò)程均會(huì)影響其質(zhì)量，造成滾針軸承的早期失效。滾針軸承特點(diǎn)是滾針軸裝有細(xì)而長(zhǎng)的滾子且軸承具有較高且均勻的徑向承載能力。通過(guò)上述檢驗(yàn)分析可知，該滾針軸承失效模式為表面起源型剝落且滾針軸承的化學(xué)成分、硬度及其均勻性，材料冶金質(zhì)量，淬回火組織均未發(fā)現(xiàn)異常，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以排除滾針軸承零件(滾針和外圈)材料質(zhì)量、熱處理質(zhì)量造成其失效的可能性;滾針軸承清洗過(guò)濾渣滓未發(fā)現(xiàn)外來(lái)異物，排除異物污染潤(rùn)滑油的影響因素;滾針軸承采用油潤(rùn)滑，雖然滾針和外圈內(nèi)徑面非承載區(qū)顏色變?yōu)榛液谏鹣嘟M織檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)外圈承載區(qū)內(nèi)徑面無(wú)燒傷組織，因此可以排除潤(rùn)滑不足的影響因素。
滾針軸承特點(diǎn)是是外圈固定，滾針隨軸旋轉(zhuǎn)。對(duì)于滾針軸承來(lái)說(shuō)，滾針表面應(yīng)承受均勻的徑向載荷。而該失效滾針軸承外圈滾道面上一側(cè)磨損嚴(yán)重，該側(cè)滾針表面出現(xiàn)周向大面積剝落(另一側(cè)無(wú)剝落)，該側(cè)保持架也相對(duì)磨損嚴(yán)重，這些形貌特征表明該軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在偏載現(xiàn)象。滾針軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中由于偏載，導(dǎo)致載荷不均勻，改變了潤(rùn)滑油膜狀態(tài)，使承受較大載荷側(cè)滾針與內(nèi)徑面溫升，從而改變表層組織性能，隨著軸承繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，表層組織剝落碎裂，導(dǎo)致軸承早期失效。因此斷定，該4106滾針軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在的偏載現(xiàn)象是導(dǎo)致其發(fā)生早期失效的主要原因。 |
