軸承(chéng)失效原因分析

2019-09-02

韓(hán)玉龍
(山西省機電設計研究院(yuàn))
  以發生(shēng)故(gù)障的礦用行星齒輪減速器中的損壞(huài)軸承為(wéi)例,分(fèn)析(xī)了損壞軸承零件的化學成分、硬度、金相組織,從(cóng)而(ér)確定了軸承失效的原因。
  1、外觀檢查(chá)
  滾子表麵(miàn)留有壓痕、麻點且均有擠壓變形痕跡,局部剝落受損,內圈擋邊周圈(quān)斷損。外圈斷裂碎(suì)件表麵留有擠壓痕跡,滾道表麵(miàn)可見圓周(zhōu)向加工(gōng)刀紋痕跡。
  2、化學成分及硬度檢驗
  檢驗檢測果表明:軸承外圈、內圈材料化學成分分別符合高碳鉻軸承鋼GCr15SiMn成分,滾子材料化學成分符合GCr15成分;軸承內圈、外圈及(jí)滾子硬度檢測值均符合高(gāo)碳鉻軸承鋼滾動軸承(chéng)零件硬度要求範圍。
  3、金相組織檢驗
  將失效的軸承在試驗室內進行低倍熱酸浸試驗,低倍熱酸浸試驗結果表明:內圈、外圈鋼(gāng)中存在枝晶偏析,滾子鋼中存在中心帶狀偏析,影響軸承鋼的力學性能,對熱處理及加工工藝也有影(yǐng)響(xiǎng)。
  4、分析
  斷裂的外圈滾道表麵留有擠壓痕跡,滾道表麵可見圓周向加工刀紋痕跡,說明(míng)外(wài)圈滾道表麵粗糙,滾道表麵存在較大的波穀,它們就像尖(jiān)角缺口和裂紋一(yī)樣,對(duì)應力集中敏(mǐn)感,致使(shǐ)與滾子(zǐ)圓柱表麵接觸(chù)應力增大(dà),影響軸承的性能和使用壽命,是軸(zhóu)承(chéng)早期失效的主要因素(sù)。
  使用過的軸承(chéng)內(nèi)圈、外圈及使用過未破(pò)損的滾(gǔn)子硬度值均符合(hé)高碳鉻軸承鋼滾(gǔn)動軸承(chéng)零件硬度要求(qiú)。軸承受損件———內圈、外圈、滾子材料化學成分分別符合(hé)高碳鉻軸承鋼(gāng)成分要求。
  低倍熱酸浸試驗結果表明(míng):內圈、外圈鋼中存在枝晶偏析,滾子鋼中存在中心帶狀偏析,偏析超標,影響軸承鋼的力學性能(néng),對熱處理及加工工藝也(yě)有影響。
  非金屬夾雜物檢驗分析表明:滾子鋼中(zhōng)C類夾雜級別與標準要求(qiú)不符(fú)。碳化物不均勻(yún)性分析表明:滾子帶狀(zhuàng)碳化(huà)物為2.5級,網狀碳化物大於3.0級(jí),與GB/T18254-2002及JB/T1255-2001中對軸承鋼(gāng)零件(jiàn)網狀(zhuàng)碳化物(wù)不大於2.5級(jí)的要求不符。
  軸承鋼中偏析(xī)、非金屬夾雜物(wù)和(hé)碳(tàn)化物的形態及分布狀態是影響軸承零(líng)件機械性能和使用壽命的(de)主要(yào)因素;軸承圓柱滾子是以線接觸的方式服役,承受的接觸應力大,滾子圓(yuán)柱表麵上的每一(yī)個點(diǎn)都可能是工作點,對偏析、非金屬夾雜物和(hé)碳化物的形(xíng)態及分布均勻性有著更為嚴(yán)格的要求;受損滾子內部有中心帶狀偏析(xī)缺陷,鋼中C類夾雜級別與標準要求不符,受損滾子網狀碳化物大於(yú)3.0級(jí)與標準要求不符;偏析與非金屬(shǔ)夾雜物、網狀碳化物超標(biāo),是軸(zhóu)承滾子失效(xiào)的主要因素。
  5、結論(lùn)
  軸承內、外圈(quān)及滾子材(cái)料化學成分均符合高碳鉻軸承鋼成分(fèn)。軸承內圈、外圈、滾子(zǐ)硬度均符合高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件硬度要求。外圈滾道表麵有可見的圓周(zhōu)向加工刀紋,表麵粗糙,致使(shǐ)與滾子圓柱表麵接觸應力增大,是(shì)軸承早期失效的主要(yào)因素。軸承滾子鋼中偏析、非金屬夾雜物與網狀(zhuàng)碳化物超標,是軸承滾子失效的主(zhǔ)要因素(sù)。
來源:《機械工程與自動化》2019年01期(qī)
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