歡迎來到浙江宇興傳動(dòng)機(jī)械有限公司企業(yè)官網(wǎng)！
0572-6238529
13967273466@163.com
短信碼登錄
密碼登錄
獲取短信驗(yàn)證碼
軸承失效模式分類與分析方法
2013-03-06
1 軸承失效的基本模式
軸承失效一般可分為止轉(zhuǎn)失效和喪精失效兩種。
止轉(zhuǎn)失效就是軸承因失去工作能力而終止轉(zhuǎn)動(dòng)。例如卡死、斷裂等。
喪精失效就是軸承因幾何尺寸變化了配合間隙，失去了原設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)精度，雖尚能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但屬非正常運(yùn)轉(zhuǎn)。例如磨損、腐蝕等。
按損傷機(jī)理大致可分為：接觸疲勞失效；磨擦磨損失效；斷裂失效；變形失效；腐蝕失效、和游隙變化失效等幾種基本模式。
1.1接觸疲勞失效
接觸疲勞失效是各類軸承表面Z常見的失效模式之一，是軸承表面受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的失效。接觸疲勞剝落在軸承表面也有疲勞裂紋的萌生、擴(kuò)展和斷裂的過程。初始的接觸疲勞裂紋首先從接觸表面以下Z大正交切應(yīng)力處產(chǎn)生，然后擴(kuò)展到表面形成剝落，如麻點(diǎn)狀的稱為點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)剝落；剝落成小片狀的稱淺層剝落。初始裂紋在硬化層與心部交界區(qū)產(chǎn)生，造成硬化層的早期剝落則稱為硬化層剝落。
1.2 磨損失效
軸承零件之間相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其表面金屬不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。持續(xù)的磨損使零件尺寸和形狀變化，軸承配合間隙增大，工作表面形貌變壞從而喪失旋轉(zhuǎn)精度，使軸承不能正常工作，稱為軸承的磨損失效。磨損失效也是各類軸承表面Z常見的模式之一，按其磨損形式可分為磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、微動(dòng)磨損和疲勞磨損等。其中Z常見的為磨粒磨損和粘著磨損。軸承零件的摩擦面之間擠入外來硬顆?；蚪饘俦砻娴哪バ?，引起摩擦面磨損的現(xiàn)象稱為磨粒磨損。它常在軸承表面造成鑿削式或犁溝式的擦傷。外來硬顆粒常常來自于空氣中的灰塵或潤(rùn)滑劑中的雜質(zhì)。粘著磨損主要是由于摩擦表面的顯微突起或摩擦異物使摩擦面受力不均，局部摩擦熱有可能使摩擦面形成顯微焊合。摩擦表面溫升高，會(huì)造成潤(rùn)滑油膜破裂，嚴(yán)重時(shí)表面層金屬將會(huì)局部熔化，接觸點(diǎn)產(chǎn)生粘著、撕脫、再粘著的循環(huán)過程，構(gòu)成粘著磨損。嚴(yán)重的粘著磨損會(huì)造成摩擦面的焊合和卡死。
1.3 斷裂失效
軸承零件斷裂將會(huì)造成突發(fā)性失效事故。軸承斷裂的主要原因是過載和缺陷兩大因素。由于外加載荷超過軸承零件材料的強(qiáng)度極限，造成軸承零件斷裂就稱過載斷裂。過載的原因可能是主機(jī)故障，也可能是軸承的結(jié)構(gòu)或安裝不合理。另外，軸承零件存在著微裂紋、縮孔、氣泡和大塊外來夾雜物等缺陷，在正常載荷條件下，也會(huì)在缺陷處引起斷裂，稱為缺陷斷裂。軸承套圈和滾動(dòng)體經(jīng)鍛造、沖壓、熱軋、熱處理和磨加工過程中產(chǎn)生的過熱、過燒、局部
燒傷和表面裂紋就可能會(huì)引起軸承的斷裂失效。特別是磨削燒傷，檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，有磨削燒傷的套圈一受沖擊或振動(dòng)就可能斷裂。
1.4 塑性變性失效
在外力和環(huán)境溫度的作用下，軸承零件表面局部塑性流動(dòng)或整體的變形，致使整套軸承不能正常工作而造成的失效稱為變形失效。例如保持架翹曲、歪扭、兜孔拉長(zhǎng)或框形保持架變形、靠套等都會(huì)造成軸承的早期失效。另外軸承摩擦造成的表面塑性劃痕也會(huì)引起振動(dòng)和噪聲增大、溫度升高，從而加快軸承的早期失效。
1.5 腐蝕失效
軸承零件金屬表面同環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，造成的表面損傷和軸承的失效稱為腐蝕失效。能對(duì)軸承零件表面起化學(xué)作用的環(huán)境介質(zhì)有大氣、濕氣、燃料和潤(rùn)滑油的氧化產(chǎn)物（酸類、酮類、乙醇等）以及氧化產(chǎn)物的蒸氣等等。通常軸承表面腐蝕可以分為電介質(zhì)腐蝕、有機(jī)酸腐蝕、其它介質(zhì)腐蝕（如潤(rùn)滑油中含有硫化物）和電流腐蝕等。腐蝕在軸承零件金屬表面造成氧化膜或腐蝕孔洞，使表面呈現(xiàn)局部或全部變色。硬脆松散的氧化膜和腐蝕反應(yīng)物在載荷的作用下剝落，軸承表面生成蝕坑或造成工作表面粗化、進(jìn)而形成腐蝕磨損或腐蝕疲勞失效。由于靜電荷或其他放電現(xiàn)象，致使軸承零件表面出現(xiàn)電擊的傷痕，稱為電流腐蝕，也是腐蝕失效的一種。
1.6 游隙變化失效
軸承在工作過程中，受外界或內(nèi)在因素變化的影響，改變了原有的配合間隙，使精度降低，甚至造成咬死的現(xiàn)象，稱為游隙變化失效。軸承零件的組織（例如殘余奧氏體）和應(yīng)力如果均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其尺寸會(huì)發(fā)生變化，使軸承喪失運(yùn)轉(zhuǎn)精度。由于軸承零件的尺寸與形狀不同，膨脹系數(shù)或膨脹量不同，在超常溫下工作就會(huì)造成軸承工作游隙變化，軸承也會(huì)因失去運(yùn)轉(zhuǎn)精度造成早期失效。
2 影響軸承失效的因素
2.1 外來因素
外來因素主要是指安裝調(diào)整、使用保養(yǎng)、維護(hù)修理等是否符合技術(shù)要求。因而也稱之為使用因素。安裝條件是使用因素中的首要因素之一，軸承往往因安裝的不合適而導(dǎo)致整套軸承各零件之間的受力狀態(tài)發(fā)生變化，軸承將在不正常的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)并提早失效。根據(jù)軸承安裝、使用、維護(hù)、保養(yǎng)的技術(shù)要求，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承所承受的載荷、轉(zhuǎn)速、工作溫度、振動(dòng)噪音和潤(rùn)滑條件進(jìn)行監(jiān)控和檢查。發(fā)現(xiàn)異常立即查找原因，進(jìn)行調(diào)整，使其恢復(fù)正常。對(duì)潤(rùn)滑劑質(zhì)量和周圍介質(zhì)、氣氛進(jìn)行分析檢驗(yàn)也很重要。尤其是潤(rùn)滑劑的正確使用對(duì)延長(zhǎng)軸承的使用壽命是至關(guān)重要的。
2.2 內(nèi)在因素
內(nèi)在因素主要是指設(shè)計(jì)、制造工藝和材料質(zhì)量等決定軸承質(zhì)量的三大因素。也可稱之為制造質(zhì)量因素。為了提高軸承的壽命和可靠性，人們圍繞著上述的三因素，做了大量的研究工作。首先，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理當(dāng)然不可能有合理的軸承壽命;僅有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性而不考慮先進(jìn)性也不會(huì)有較長(zhǎng)軸承壽命；只有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)具有合理性和先進(jìn)性，才會(huì)有較長(zhǎng)的軸承壽命。軸承的制造要經(jīng)過鋼材冶煉、鍛造、沖壓、熱處理、車削、磨削和裝配等多種加工工序。各種加工工藝的合理性、先進(jìn)性和穩(wěn)定性也都會(huì)影響到軸承的壽命和失效分析。尤其是直接影響成品軸承質(zhì)量的熱處理和磨加工工藝，往往與軸承的失效有著更直接的關(guān)系。軸承材料的冶金質(zhì)量曾經(jīng)是滾動(dòng)軸承早期失效的主要影響因素?！‰S著冶金技術(shù)(例如軸承鋼的真空脫氣等)的提高，原材料質(zhì)量得到較大的改善，在軸承失效分析中所占的比重已經(jīng)明顯下降，但至今它仍然是軸承失效的主要影響因素之一。另外，選材是否得當(dāng)仍然是軸承失效分析必須考慮的因素。軸承失效分析的主要任務(wù)，就是根據(jù)大量的背景材料、分析數(shù)據(jù)和失效的形式，綜合分析，找出造成軸承失效的主要影響因素，以便有針對(duì)性地提出改進(jìn)措施，提高軸承的服役期。避免軸承發(fā)生突發(fā)J性的早期失效。
3 軸承失效分析方法
一般情況下軸承失效分析大體可分為：失效實(shí)物和背景資料的收集，對(duì)失效實(shí)物的宏觀檢查和微觀分析等三個(gè)步驟。
3.1 失效實(shí)物和背景材料的收集
應(yīng)該盡可能地收集到失效實(shí)物的各個(gè)零件和殘片。盡量多地了解到失效軸承的實(shí)際工作條件、使用過程和制造質(zhì)量情況。這對(duì)于正確地失效分析是必不可少的。它具體包括以下的內(nèi)容:
(1) 軸承所服役的機(jī)械設(shè)備的工作狀況、載荷和運(yùn)轉(zhuǎn)速度、軸承在設(shè)備上的設(shè)計(jì)工作條件。
(2) 軸承失效的情況，只有軸承失效還是其他部分也失效，軸承失效大致屬于什么類型。
(3) 軸承的安裝運(yùn)轉(zhuǎn)記錄，運(yùn)轉(zhuǎn)使用過程中有無不正常操作。
(4) 軸承工作中所承受的真正負(fù)荷情況如何，是否符合原設(shè)計(jì)。
(5) 軸承工作的實(shí)際速度及不同速度出現(xiàn)的頻率。
(6) 失效時(shí)是否有溫度的急劇增加或冒煙、噪音及振動(dòng)的突然增大。
(7) 工作環(huán)境中有無腐蝕性介質(zhì)，軸承及其相接觸的軸頸處有無特殊的表面氧化或其他沾污色。
(8) 軸承的安裝記錄（包括安裝前軸承尺寸精度的復(fù)驗(yàn)情況），軸和軸承的間隙、裝配和對(duì)中情況，軸承座和機(jī)架剛性如何，安裝是否有異常。
(9) 軸承運(yùn)轉(zhuǎn)是否有熱膨脹及動(dòng)力傳遞變化。
(10)軸承的潤(rùn)滑情況，包括潤(rùn)滑劑的牌號(hào)、成分、顏色、粘度、雜種含量、過濾、更換及供給情況等，并收集其沉淀物以備分析。
(11) 軸承的選材是否正確，用材質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)或圖紙要求。
(12 )軸承的制造工藝過程是否正常，表面是否有塑性變化，有沒有表面磨削燒傷。
(13 )失效軸承的修復(fù)和保養(yǎng)記錄。
(14 )同批或同類軸承的失效情況。
3.2 宏觀檢查
對(duì)失效軸承進(jìn)行宏觀檢查（包括尺寸精度測(cè)量和表面狀態(tài)檢查分析），是失效分析Z重要的環(huán)節(jié)。通過總體的外觀檢查，可了解軸承失效的概貌和損壞部位的特征，估計(jì)造成失效的起因，察看缺陷的大小、形狀、部位、數(shù)量和特征并確定截取的部位做進(jìn)一步的微觀檢查和分析。
宏觀檢查的內(nèi)容應(yīng)包括：
(1) 外形和尺寸精度的變化情況（包括測(cè)振分析、動(dòng)態(tài)函數(shù)分析和滾道不圓度分析）。
(2) 游隙的變化情況。
(3) 是否有腐蝕現(xiàn)象，在什么部位，是什么類型的腐蝕，是否與失效直接有關(guān)。
(4 )是否有破裂。裂紋的形態(tài)和斷口性質(zhì)如何。
(5) 磨損是什么類型的，對(duì)失效有多大作用。
(6) 軸承各部件工作表面變色的情況和部位以確定其潤(rùn)滑情況和表面溫度效應(yīng)。
(7) 對(duì)失效特征區(qū)主要觀察有無異常磨損、外來顆粒潛入、裂紋、擦傷和其它缺陷。
(8) 冷酸洗法或熱酸洗法檢驗(yàn)軸承零件原始表面有無軟點(diǎn)、脫碳層和燒傷，特別是表面磨削燒傷。
(9) 用X射線應(yīng)力測(cè)定儀測(cè)量軸承工作前后的應(yīng)力變化情況。宏觀檢查的結(jié)果，有時(shí)也可基本判斷失效的模式和原因，但要進(jìn)一部確定失效的性質(zhì)，取得更多的證據(jù)，還必須做微觀分析。
3.3 微觀分析
失效軸承的微觀分析包括光學(xué)金相分析、電子顯微分析、探針和電子能譜分析等。主要是根據(jù)失效特征區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)變化和對(duì)疲勞源、裂紋源的分析為失效分析提供更充分的判據(jù)或反證，因而是重要的。微觀分析中Z常用、Z普及的方法是斷口分析、光學(xué)金相分析和硬度檢測(cè)。
分析的內(nèi)容應(yīng)包括：
(1) 原材料材質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。
(2) 軸承零件的基體組織和熱處理質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3) 表層組織是否存在脫碳層、托氏體和其它表面加工變質(zhì)層。
(4) 測(cè)量滲碳層等表面強(qiáng)化層和多層金屬各層組織的深度、腐蝕坑或裂紋的形態(tài)與深度，并根據(jù)缺陷的形狀和兩側(cè)組織特征確定裂紋產(chǎn)生的原因及性質(zhì)。
(5) 根據(jù)晶粒大小、組織變形、局部相變、重結(jié)晶、相聚集等判斷變形程度、溫升情況、材料種類及工藝過程等。
(6) 測(cè)量表面硬度、基體硬度、硬度均勻性及失效特征區(qū)的硬度變化。
(7) 斷口觀察與分析。掃描電子顯微鏡因具有景深大、放大倍數(shù)高、圖象清晰等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)斷口的觀察和定性、測(cè)量更具優(yōu)越性。
(8) 電子顯微鏡、探針和電子能譜在疲勞源和裂紋源分析中能測(cè)出斷口異物的成分，發(fā)現(xiàn)斷口的性質(zhì)和斷裂的原因。
這里所介紹的軸承失效分析一般方法的三個(gè)步驟是一個(gè)由表及里逐步深人的分析過程。具體分析時(shí)應(yīng)根據(jù)軸承失效的類型和特點(diǎn)，并不是三個(gè)步驟中的每一個(gè)問題和每一種方法都對(duì)應(yīng)使用。這要視具體情況決定取舍，但分析全過程的每一步驟是缺一不可的。而且在整個(gè)分析過程中，分析結(jié)果應(yīng)始終與影響軸承失效的內(nèi)、外諸多因素聯(lián)系起來，進(jìn)行綜合思考與判斷。
軸承失效一般可分為止轉(zhuǎn)失效和喪精失效兩種。
止轉(zhuǎn)失效就是軸承因失去工作能力而終止轉(zhuǎn)動(dòng)。例如卡死、斷裂等。
喪精失效就是軸承因幾何尺寸變化了配合間隙，失去了原設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)精度，雖尚能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但屬非正常運(yùn)轉(zhuǎn)。例如磨損、腐蝕等。
按損傷機(jī)理大致可分為：接觸疲勞失效；磨擦磨損失效；斷裂失效；變形失效；腐蝕失效、和游隙變化失效等幾種基本模式。
1.1接觸疲勞失效
接觸疲勞失效是各類軸承表面Z常見的失效模式之一，是軸承表面受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的失效。接觸疲勞剝落在軸承表面也有疲勞裂紋的萌生、擴(kuò)展和斷裂的過程。初始的接觸疲勞裂紋首先從接觸表面以下Z大正交切應(yīng)力處產(chǎn)生，然后擴(kuò)展到表面形成剝落，如麻點(diǎn)狀的稱為點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)剝落；剝落成小片狀的稱淺層剝落。初始裂紋在硬化層與心部交界區(qū)產(chǎn)生，造成硬化層的早期剝落則稱為硬化層剝落。
1.2 磨損失效
軸承零件之間相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其表面金屬不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。持續(xù)的磨損使零件尺寸和形狀變化，軸承配合間隙增大，工作表面形貌變壞從而喪失旋轉(zhuǎn)精度，使軸承不能正常工作，稱為軸承的磨損失效。磨損失效也是各類軸承表面Z常見的模式之一，按其磨損形式可分為磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、微動(dòng)磨損和疲勞磨損等。其中Z常見的為磨粒磨損和粘著磨損。軸承零件的摩擦面之間擠入外來硬顆?；蚪饘俦砻娴哪バ?，引起摩擦面磨損的現(xiàn)象稱為磨粒磨損。它常在軸承表面造成鑿削式或犁溝式的擦傷。外來硬顆粒常常來自于空氣中的灰塵或潤(rùn)滑劑中的雜質(zhì)。粘著磨損主要是由于摩擦表面的顯微突起或摩擦異物使摩擦面受力不均，局部摩擦熱有可能使摩擦面形成顯微焊合。摩擦表面溫升高，會(huì)造成潤(rùn)滑油膜破裂，嚴(yán)重時(shí)表面層金屬將會(huì)局部熔化，接觸點(diǎn)產(chǎn)生粘著、撕脫、再粘著的循環(huán)過程，構(gòu)成粘著磨損。嚴(yán)重的粘著磨損會(huì)造成摩擦面的焊合和卡死。
1.3 斷裂失效
軸承零件斷裂將會(huì)造成突發(fā)性失效事故。軸承斷裂的主要原因是過載和缺陷兩大因素。由于外加載荷超過軸承零件材料的強(qiáng)度極限，造成軸承零件斷裂就稱過載斷裂。過載的原因可能是主機(jī)故障，也可能是軸承的結(jié)構(gòu)或安裝不合理。另外，軸承零件存在著微裂紋、縮孔、氣泡和大塊外來夾雜物等缺陷，在正常載荷條件下，也會(huì)在缺陷處引起斷裂，稱為缺陷斷裂。軸承套圈和滾動(dòng)體經(jīng)鍛造、沖壓、熱軋、熱處理和磨加工過程中產(chǎn)生的過熱、過燒、局部
燒傷和表面裂紋就可能會(huì)引起軸承的斷裂失效。特別是磨削燒傷，檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，有磨削燒傷的套圈一受沖擊或振動(dòng)就可能斷裂。
1.4 塑性變性失效
在外力和環(huán)境溫度的作用下，軸承零件表面局部塑性流動(dòng)或整體的變形，致使整套軸承不能正常工作而造成的失效稱為變形失效。例如保持架翹曲、歪扭、兜孔拉長(zhǎng)或框形保持架變形、靠套等都會(huì)造成軸承的早期失效。另外軸承摩擦造成的表面塑性劃痕也會(huì)引起振動(dòng)和噪聲增大、溫度升高，從而加快軸承的早期失效。
1.5 腐蝕失效
軸承零件金屬表面同環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，造成的表面損傷和軸承的失效稱為腐蝕失效。能對(duì)軸承零件表面起化學(xué)作用的環(huán)境介質(zhì)有大氣、濕氣、燃料和潤(rùn)滑油的氧化產(chǎn)物（酸類、酮類、乙醇等）以及氧化產(chǎn)物的蒸氣等等。通常軸承表面腐蝕可以分為電介質(zhì)腐蝕、有機(jī)酸腐蝕、其它介質(zhì)腐蝕（如潤(rùn)滑油中含有硫化物）和電流腐蝕等。腐蝕在軸承零件金屬表面造成氧化膜或腐蝕孔洞，使表面呈現(xiàn)局部或全部變色。硬脆松散的氧化膜和腐蝕反應(yīng)物在載荷的作用下剝落，軸承表面生成蝕坑或造成工作表面粗化、進(jìn)而形成腐蝕磨損或腐蝕疲勞失效。由于靜電荷或其他放電現(xiàn)象，致使軸承零件表面出現(xiàn)電擊的傷痕，稱為電流腐蝕，也是腐蝕失效的一種。
1.6 游隙變化失效
軸承在工作過程中，受外界或內(nèi)在因素變化的影響，改變了原有的配合間隙，使精度降低，甚至造成咬死的現(xiàn)象，稱為游隙變化失效。軸承零件的組織（例如殘余奧氏體）和應(yīng)力如果均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其尺寸會(huì)發(fā)生變化，使軸承喪失運(yùn)轉(zhuǎn)精度。由于軸承零件的尺寸與形狀不同，膨脹系數(shù)或膨脹量不同，在超常溫下工作就會(huì)造成軸承工作游隙變化，軸承也會(huì)因失去運(yùn)轉(zhuǎn)精度造成早期失效。
2 影響軸承失效的因素
2.1 外來因素
外來因素主要是指安裝調(diào)整、使用保養(yǎng)、維護(hù)修理等是否符合技術(shù)要求。因而也稱之為使用因素。安裝條件是使用因素中的首要因素之一，軸承往往因安裝的不合適而導(dǎo)致整套軸承各零件之間的受力狀態(tài)發(fā)生變化，軸承將在不正常的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)并提早失效。根據(jù)軸承安裝、使用、維護(hù)、保養(yǎng)的技術(shù)要求，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承所承受的載荷、轉(zhuǎn)速、工作溫度、振動(dòng)噪音和潤(rùn)滑條件進(jìn)行監(jiān)控和檢查。發(fā)現(xiàn)異常立即查找原因，進(jìn)行調(diào)整，使其恢復(fù)正常。對(duì)潤(rùn)滑劑質(zhì)量和周圍介質(zhì)、氣氛進(jìn)行分析檢驗(yàn)也很重要。尤其是潤(rùn)滑劑的正確使用對(duì)延長(zhǎng)軸承的使用壽命是至關(guān)重要的。
2.2 內(nèi)在因素
內(nèi)在因素主要是指設(shè)計(jì)、制造工藝和材料質(zhì)量等決定軸承質(zhì)量的三大因素。也可稱之為制造質(zhì)量因素。為了提高軸承的壽命和可靠性，人們圍繞著上述的三因素，做了大量的研究工作。首先，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理當(dāng)然不可能有合理的軸承壽命;僅有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性而不考慮先進(jìn)性也不會(huì)有較長(zhǎng)軸承壽命；只有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)具有合理性和先進(jìn)性，才會(huì)有較長(zhǎng)的軸承壽命。軸承的制造要經(jīng)過鋼材冶煉、鍛造、沖壓、熱處理、車削、磨削和裝配等多種加工工序。各種加工工藝的合理性、先進(jìn)性和穩(wěn)定性也都會(huì)影響到軸承的壽命和失效分析。尤其是直接影響成品軸承質(zhì)量的熱處理和磨加工工藝，往往與軸承的失效有著更直接的關(guān)系。軸承材料的冶金質(zhì)量曾經(jīng)是滾動(dòng)軸承早期失效的主要影響因素?！‰S著冶金技術(shù)(例如軸承鋼的真空脫氣等)的提高，原材料質(zhì)量得到較大的改善，在軸承失效分析中所占的比重已經(jīng)明顯下降，但至今它仍然是軸承失效的主要影響因素之一。另外，選材是否得當(dāng)仍然是軸承失效分析必須考慮的因素。軸承失效分析的主要任務(wù)，就是根據(jù)大量的背景材料、分析數(shù)據(jù)和失效的形式，綜合分析，找出造成軸承失效的主要影響因素，以便有針對(duì)性地提出改進(jìn)措施，提高軸承的服役期。避免軸承發(fā)生突發(fā)J性的早期失效。
3 軸承失效分析方法
一般情況下軸承失效分析大體可分為：失效實(shí)物和背景資料的收集，對(duì)失效實(shí)物的宏觀檢查和微觀分析等三個(gè)步驟。
3.1 失效實(shí)物和背景材料的收集
應(yīng)該盡可能地收集到失效實(shí)物的各個(gè)零件和殘片。盡量多地了解到失效軸承的實(shí)際工作條件、使用過程和制造質(zhì)量情況。這對(duì)于正確地失效分析是必不可少的。它具體包括以下的內(nèi)容:
(1) 軸承所服役的機(jī)械設(shè)備的工作狀況、載荷和運(yùn)轉(zhuǎn)速度、軸承在設(shè)備上的設(shè)計(jì)工作條件。
(2) 軸承失效的情況，只有軸承失效還是其他部分也失效，軸承失效大致屬于什么類型。
(3) 軸承的安裝運(yùn)轉(zhuǎn)記錄，運(yùn)轉(zhuǎn)使用過程中有無不正常操作。
(4) 軸承工作中所承受的真正負(fù)荷情況如何，是否符合原設(shè)計(jì)。
(5) 軸承工作的實(shí)際速度及不同速度出現(xiàn)的頻率。
(6) 失效時(shí)是否有溫度的急劇增加或冒煙、噪音及振動(dòng)的突然增大。
(7) 工作環(huán)境中有無腐蝕性介質(zhì)，軸承及其相接觸的軸頸處有無特殊的表面氧化或其他沾污色。
(8) 軸承的安裝記錄（包括安裝前軸承尺寸精度的復(fù)驗(yàn)情況），軸和軸承的間隙、裝配和對(duì)中情況，軸承座和機(jī)架剛性如何，安裝是否有異常。
(9) 軸承運(yùn)轉(zhuǎn)是否有熱膨脹及動(dòng)力傳遞變化。
(10)軸承的潤(rùn)滑情況，包括潤(rùn)滑劑的牌號(hào)、成分、顏色、粘度、雜種含量、過濾、更換及供給情況等，并收集其沉淀物以備分析。
(11) 軸承的選材是否正確，用材質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)或圖紙要求。
(12 )軸承的制造工藝過程是否正常，表面是否有塑性變化，有沒有表面磨削燒傷。
(13 )失效軸承的修復(fù)和保養(yǎng)記錄。
(14 )同批或同類軸承的失效情況。
3.2 宏觀檢查
對(duì)失效軸承進(jìn)行宏觀檢查（包括尺寸精度測(cè)量和表面狀態(tài)檢查分析），是失效分析Z重要的環(huán)節(jié)。通過總體的外觀檢查，可了解軸承失效的概貌和損壞部位的特征，估計(jì)造成失效的起因，察看缺陷的大小、形狀、部位、數(shù)量和特征并確定截取的部位做進(jìn)一步的微觀檢查和分析。
宏觀檢查的內(nèi)容應(yīng)包括：
(1) 外形和尺寸精度的變化情況（包括測(cè)振分析、動(dòng)態(tài)函數(shù)分析和滾道不圓度分析）。
(2) 游隙的變化情況。
(3) 是否有腐蝕現(xiàn)象，在什么部位，是什么類型的腐蝕，是否與失效直接有關(guān)。
(4 )是否有破裂。裂紋的形態(tài)和斷口性質(zhì)如何。
(5) 磨損是什么類型的，對(duì)失效有多大作用。
(6) 軸承各部件工作表面變色的情況和部位以確定其潤(rùn)滑情況和表面溫度效應(yīng)。
(7) 對(duì)失效特征區(qū)主要觀察有無異常磨損、外來顆粒潛入、裂紋、擦傷和其它缺陷。
(8) 冷酸洗法或熱酸洗法檢驗(yàn)軸承零件原始表面有無軟點(diǎn)、脫碳層和燒傷，特別是表面磨削燒傷。
(9) 用X射線應(yīng)力測(cè)定儀測(cè)量軸承工作前后的應(yīng)力變化情況。宏觀檢查的結(jié)果，有時(shí)也可基本判斷失效的模式和原因，但要進(jìn)一部確定失效的性質(zhì)，取得更多的證據(jù)，還必須做微觀分析。
3.3 微觀分析
失效軸承的微觀分析包括光學(xué)金相分析、電子顯微分析、探針和電子能譜分析等。主要是根據(jù)失效特征區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)變化和對(duì)疲勞源、裂紋源的分析為失效分析提供更充分的判據(jù)或反證，因而是重要的。微觀分析中Z常用、Z普及的方法是斷口分析、光學(xué)金相分析和硬度檢測(cè)。
分析的內(nèi)容應(yīng)包括：
(1) 原材料材質(zhì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求。
(2) 軸承零件的基體組織和熱處理質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3) 表層組織是否存在脫碳層、托氏體和其它表面加工變質(zhì)層。
(4) 測(cè)量滲碳層等表面強(qiáng)化層和多層金屬各層組織的深度、腐蝕坑或裂紋的形態(tài)與深度，并根據(jù)缺陷的形狀和兩側(cè)組織特征確定裂紋產(chǎn)生的原因及性質(zhì)。
(5) 根據(jù)晶粒大小、組織變形、局部相變、重結(jié)晶、相聚集等判斷變形程度、溫升情況、材料種類及工藝過程等。
(6) 測(cè)量表面硬度、基體硬度、硬度均勻性及失效特征區(qū)的硬度變化。
(7) 斷口觀察與分析。掃描電子顯微鏡因具有景深大、放大倍數(shù)高、圖象清晰等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)斷口的觀察和定性、測(cè)量更具優(yōu)越性。
(8) 電子顯微鏡、探針和電子能譜在疲勞源和裂紋源分析中能測(cè)出斷口異物的成分，發(fā)現(xiàn)斷口的性質(zhì)和斷裂的原因。
這里所介紹的軸承失效分析一般方法的三個(gè)步驟是一個(gè)由表及里逐步深人的分析過程。具體分析時(shí)應(yīng)根據(jù)軸承失效的類型和特點(diǎn)，并不是三個(gè)步驟中的每一個(gè)問題和每一種方法都對(duì)應(yīng)使用。這要視具體情況決定取舍，但分析全過程的每一步驟是缺一不可的。而且在整個(gè)分析過程中，分析結(jié)果應(yīng)始終與影響軸承失效的內(nèi)、外諸多因素聯(lián)系起來，進(jìn)行綜合思考與判斷。
聯(lián)系我們
0572-6238529
地址：浙江省湖州市長(zhǎng)興縣太湖 街道明珠路818號(hào)國(guó)際商務(wù)樓10 樓22室
13967273466@163.com
公眾號(hào)
小程序
?浙江宇興傳動(dòng)機(jī)械有限公司 版權(quán)所有 浙ICP備2021002843號(hào)