顧立
（無錫托林頓軸承（chéng）有限公司（sī），江蘇無錫 214061）
摘 要：本例（lì）軸承在使用過（guò）程中，多次發生滾子碎裂造成軸承早期失效。通過對（duì）該現象的解剖和分析，確定原因為（wéi）用戶（hù）選型不當，使軸承超（chāo）負荷工作，滾子受冷擠壓產生塑性變形和加工硬化，造成軸（zhóu）承早期失效。
關鍵詞（cí）：軸承；失效分析；冷擠（jǐ）壓；加工硬（yìng）化
江蘇泰州某金屬製品廠自去年以來使用我公（gōng）司22208CA軸承，安裝（zhuāng）在冷擠壓型材設備上，接連發生（shēng）因滾子碎裂而使軸承（chéng）早期（qī）失效現象，見圖1。該用戶委托泰州（zhōu）市技術監督局對失效軸承進行檢測，硬度（dù）檢測結果為
套圈：62HRC，合格
滾子：66-67HRC，不合格。
針（zhēn）對以上（shàng）情況，我們決（jué）定（dìng）以滾子為重點進行失效分析。
圖1 22208CA失效軸承和滾子
1 材料檢驗
材質檢查結果，滾子材料為GCr15鋼，原材（cái）料檢驗與質保書相符，符合YJZ84標準。
外形尺寸檢查結果見表（biǎo）1。
表1 失效滾子尺寸 （mm）
表1數據顯示，原設計的滾子是對稱型，失效（xiào）後的滾子為不對（duì）稱型，曲率半徑（jìng）R超出設計範圍，中心距P也有（yǒu）所偏移。兩種滾子（zǐ）的外形圖見（jiàn）圖2。
圖2 兩（liǎng）種滾子的外形圖
（a）失效滾（gǔn）子 （b）正常滾子
金相組織檢（jiǎn）查，將碎裂滾子沿軸向切開觀其截麵組織，檢查結果為：表麵無變質層，心部為2級組（zǔ）織，符合JB1255-1991標準。硬度檢查結果見表2。
表2 滾子硬度HRC
注：檢測設備為NewAge MT-90顯微硬度計
2 失效分析
現場觀察（chá），軸承的安裝如圖3，失效軸承位於（yú）左右（yòu）兩側。擠壓型材（cái）時，兩側（cè）各施一外力F，使鋼材由25mm逐步擠（jǐ）壓成（chéng）12mm（每次擠壓為高（gāo）度不變，寬度變）。因此軸承的受力形式為徑向力。從該廠的生產流程可（kě）知，要把φ25mm的圓棒冷（lěng）擠壓成24mm×12mm的型材時，需經過4次擠壓、1次圓整和1次退火過（guò）程（chéng），經計算，每次的擠壓（yā）力如表（biǎo）3所示。
圖3 22208CA軸承（chéng）安裝與受力圖
表3 型材擠壓力計（jì）算表
注（zhù）：模具形狀係數：0.9，擠壓變形（xíng）程度（dù）：1.2，材（cái）料抗拉強（qiáng）度：300～500MPa
從表3中可看（kàn）出，4次的總擠壓力均超出了軸承的額定（dìng）靜負荷（85kN），軸承處於超負荷工作狀態，因此，軸承的選型不當是造成本例軸承早期失效的主要原因。本例軸承由於常處於超負荷工作狀態，軸承承受的擠壓力超過了材料的（de）屈服極限，而滾子（zǐ）是軸承受力（lì）的支撐點，因此滾子率先發生塑性變形，並隨之發生表麵（miàn）硬化（huà）（即加工硬化），Z終（zhōng）導致滾子表麵硬度升高，脆性劇增，滾子碎裂進而軸承失效。
3 模擬試驗
為了驗證以上的分析，我們挑選了兩套22208CA軸（zhóu）承，對該軸承的硬度作了檢測（cè）和記錄，給用戶試用，軸承工作條件不變，冷擠壓200kg型材後失效，失效形（xíng）式同圖1。對該軸承滾子的（de）硬度及外形（xíng）尺寸檢測結（jié）果如表4所示。
表4 滾子失效前後硬度和尺寸對照表
以（yǐ）上數據表明：該軸承使用後，滾子因受擠壓而塑性（xìng）變（biàn）形，產生表麵硬化，滾子硬度普遍升高1.5～2HRC，個別部位升高3HRC，且加工硬化的程度與滾子的變形程度呈（chéng）正（zhèng）比例（lì）關係。在相同的工作條件下，軸承的失效形式是一樣的，規律是一致的，模擬試驗證實了（le）前麵的分析意見成立。
4 結論
軸承的正確選型至關重要。本例中因用戶選型（xíng）軸承不當，軸承的實（shí）際使用負荷已遠遠超出了額定靜負荷，使軸承處於超負荷工作狀態，造成軸承滾子（zǐ）的塑性變形和表麵硬化，脆性增加，超（chāo）過了材料的（de）強度極限導致滾子碎裂，軸承失效。
參考文獻：
[1]雷（léi）建中，楊曉蔚，滾動（dòng）軸承零件廢品分析與圖譜[M].洛陽：軸承研（yán）究所，2000：102-104.
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來源：《金屬熱處理》2002年第4期
