淺談?shì)S承失效原因分析

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1、血?dú)i失斂卮?分悟滾動(dòng)軸承在使用過(guò)程中,由于很多原因造成其性能指標(biāo)達(dá)不到使用要求時(shí)就產(chǎn)生了失效或損壞?常見(jiàn)的失效形式有疲勞剝落、磨損、塑性變形、腐蝕、燒傷、電腐蝕、保持架損壞等。一,疲勞剝落疲勞有許多類(lèi)型,對(duì)于滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō)主要是指接觸疲勞。滾動(dòng)軸承套圈各滾動(dòng)體表面住接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，其滾動(dòng)表面金屬?gòu)慕饘倩w呈點(diǎn)狀或片狀剝落下來(lái)的現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞剝落。點(diǎn)蝕也是由于材料疲勞引起一種疲勞現(xiàn)象,但形狀尺寸很小，點(diǎn)蝕擴(kuò)展后將形成疲勞剝落。疲勞剝落的形態(tài)特征一般具有一定的深度和面積，使?jié)L動(dòng)表面呈凹凸不平的鱗狀,有尖銳的溝角.通常呈顯疲勞擴(kuò)展特征的海灘裝

2、紋路.產(chǎn)生部位主要出現(xiàn)在套圏和滾動(dòng)體的滾動(dòng)表面.軸承疲勞失效的機(jī)理很復(fù)雜,也出現(xiàn)了多種分析理論,如最大靜態(tài)剪應(yīng)力理論、最大動(dòng)態(tài)剪應(yīng)力理論、切向力理論、表面傲小裂紋理論、油膜剝落理論、溝道表面彎曲理論、熱應(yīng)力理論等。這些理論中沒(méi)有一個(gè)理論能夠全面解釋疲勞的各種現(xiàn)象,只能對(duì)其中的部分現(xiàn)象作出解釋。目前對(duì)疲勞失效機(jī)理比較統(tǒng)一的觀(guān)點(diǎn)有:7、次表面起源型次表面起源型認(rèn)為軸承在滾動(dòng)接觸部位形成油膜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)表面是以?xún)?nèi)部（次表面）為起源產(chǎn)生的疲勞剝落。2、表面起源型表面起源型認(rèn)為軸承在滾動(dòng)接觸部位未形成油膜或在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),滾動(dòng)表面是

3、以表面為起源產(chǎn)生的疲勞剝落。.3、工程模型工程模型認(rèn)為在一般工作條件下,軸承的疲勞是次表面起源型和表面起源型共同作用的結(jié)果。疲勞產(chǎn)生的原因錯(cuò)綜復(fù)雜,影響因素也很多，有與軸承制造有關(guān)的因素，如產(chǎn)品設(shè)計(jì)、材料選用、制造工藝和制造質(zhì)量等;也有與軸承使用有關(guān)的因素，如軸承選型、安裝、配合、潤(rùn)滑、密封、維護(hù)等。具體因素如下:4、制造因素1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)使用性能目標(biāo)值來(lái)確定的,這些目標(biāo)值如載荷容量、壽命、精度、可靠性、振動(dòng)、磨損、摩擦力矩等。在設(shè)計(jì)時(shí),由于各種原因，會(huì)造成產(chǎn)品設(shè)計(jì)與使用的不適用或脫節(jié),甚至偏離了目標(biāo)值,這種情

4、況很容易造咸產(chǎn)品的早期失效。2、材料品質(zhì)的影響軸承工作時(shí)，寒件滾動(dòng)表面承受周期變載荷或沖擊載荷。由于零件之間的接觸面積很小,因此，會(huì)產(chǎn)生極高的接觸應(yīng)力。在接觸應(yīng)力反復(fù)作用下，零件工作表面將產(chǎn)生接觸疲勞而導(dǎo)致金屬剝落。就材料本身的品質(zhì)來(lái)講，其表面缺陷有裂紋、表面夾渣、折疊、結(jié)疤、氧化皮和毛刺等,內(nèi)部缺陷有嚴(yán)重偏析和疏松、顯微孔隙、縮孔、氣泡、白點(diǎn)、過(guò)燒等,這些缺陷都是造成軸承早期疲勞剝落的主要原因。在材料品質(zhì)中，另一個(gè)主要影響軸承疲勞性能的因素是材料的純潔度,其具體表現(xiàn)為鋼中含氧量的多少及夾雜物的數(shù)量多少、大小和分布上。3、熱處理質(zhì)量的影響

5、軸承熱處理包括正火、退火、滲碳、淬幾回火、附加回火等。其質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)的加工質(zhì)量及產(chǎn)品的使用性能。4、加工質(zhì)量的影響首先是鋼材金屬流線(xiàn)的影響。鋼材在軋制或鍛造過(guò)程中，其晶粒沿主變形方向被拉長(zhǎng),形成了所謂的鋼材流線(xiàn)（纖維）組織。試驗(yàn)表明,該流線(xiàn)方向平行于套圈工作表面的與垂直的相比，其疲勞壽命可相差2。5倍。其次是磨削變質(zhì)層。磨削變質(zhì)層對(duì)軸承的疲勞壽命與磨損壽命有很大的影響。變質(zhì)層的產(chǎn)生使材料表面層的組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布發(fā)生變化,導(dǎo)致表面層的硬度下降、燒傷，甚至微裂紋,從而對(duì)軸承疲勞壽命產(chǎn)生影響。受冷熱加工條件及質(zhì)量控制的影響,產(chǎn)品在加工過(guò)

6、程中會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定或加工誤差，如熱加工的材料淬、回火組織達(dá)不到工藝要求、硬度不均勻和降低,冷加工的幾何精度超差、工作表面的燒傷、機(jī)械傷、銹蝕、清潔底低等,會(huì)造成軸承零件接觸不良、應(yīng)力集中或承載能力下降,從而對(duì)軸承疲勞壽命產(chǎn)生不同程度的影響。B、使用因素使用因素主要包括軸承選型、安裝、配合、潤(rùn)滑、密封、維護(hù)等。不正礎(chǔ)的安裝方法很容易造成成軸承損壞或零件局部受力產(chǎn)生應(yīng)力集中,引起疲勞。過(guò)大的配合過(guò)盈量容易造成內(nèi)圈滾道面張力增加及零件抗疲勞能力下降,甚至出現(xiàn)斷裂。潤(rùn)滑不良會(huì)引起不正常的摩擦磨損，并產(chǎn)生大量的熱量,影響材料組織和潤(rùn)滑劑性能。如果

7、潤(rùn)滑不當(dāng),即便選用再好的材料制造,加工精度再高,也起不到提高軸承壽命的效果。密封不良容易使雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部,既影響零件之間的正常接觸形成疲勞源，又影響潤(rùn)滑或污染潤(rùn)滑劑。根據(jù)疲勞產(chǎn)生的機(jī)理和主要影響因素,可以有針對(duì)性地提出預(yù)防措施。如對(duì)表面起源損傷引起的疲勞,可以通過(guò)對(duì)零件表面進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，對(duì)次表面起源型疲勞可以通過(guò)改善材料品質(zhì)等措施。而提髙寒件加工質(zhì)量尤其是寒件表面質(zhì)量、提髙使用質(zhì)量、控制雜質(zhì)流入軸承內(nèi)部、保證潤(rùn)滑質(zhì)量等措施對(duì)預(yù)防和延緩疲勞都有十分重要的意義。二、表面塑性變形表面塑性變形主要是指零件表面由于壓力作用形成的機(jī)械損傷。在接

8、觸表面上,當(dāng)滑動(dòng)速度比滾動(dòng)速度小得多的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生表面塑性變形。表面塑性變形分為一般表面塑性變形和局部表面塑性變形兩類(lèi)。力、一般表面塑性變形是由于粗糙表面互相滾動(dòng)和滑動(dòng),同時(shí)，使粗糙表面不斷產(chǎn)生