軸承在使用過程中，軸承剝落失效是常見的故障，為了讓大家對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預防措施。
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。某主機用戶選用通用型號某深溝球軸承，3套串聯(lián)安裝在粉碎顆粒機壓輥上使用一段時間后，發(fā)生保持架破裂，鋼球散落，內(nèi)外圈疲勞剝落。見圖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，如要成對使用需要特殊說明，對軸承軸向游隙進行控制，保證配套軸承同時受力。
(2)由于軸承使用不當，使軸承內(nèi)圈受非正常的軸向力，導致軸承內(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�？梢�，軸承在選型時要根據(jù)實際工作情況進行合理選擇，如有特殊要求應及時與生產(chǎn)廠家協(xié)調(diào)，從而確保軸承的使用精度和使用壽命。
預防措施如下：
(1)用戶可根據(jù)軸承實際使用工況，選擇配對角接觸球軸承，從而承受更大的軸向載荷。
(2)如用戶不方便更改機械結(jié)構(gòu)，仍需使用目前型號軸承，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)可見明顯的點蝕現(xiàn)象，部分滾子滾動表面出現(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：
滾動疲勞的機理很復雜，有最大靜態(tài)剪應力理論、最大動態(tài)剪應力理論，這兩種理論都認為表面下剪應力反復作用在非金屬夾雜物等缺陷處產(chǎn)生了微小的裂紋，進而擴展到表面產(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、潤滑不良、潤滑劑不合適;
(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)載荷過大;
(5)異物進入，如水、顆粒雜質(zhì)。
預防措施：
針對本軸承的失效方式，為保證軸承性能，延長軸承的壽命，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)安裝過程中避免水、硬質(zhì)顆粒等異物的進入;
(3)選取合適的潤滑方式及潤滑劑;
(4)選取合適的預載荷，避免因預載荷過大導致軸承發(fā)熱異常或過小造成整個設(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影響滾針軸承質(zhì)量，進而影響其使用壽命。
對失效的滾針軸承拆套進行宏觀形貌觀察。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，無光澤，其中5粒有磨損且3粒磨損嚴重，磨損面積約為整個滾針表面的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軸承剝落滾針放大形貌
滾針軸承剝落失效的原因：
滾針軸承從原材料到制造過程，及裝配和后期維護服役以及潤滑狀態(tài)整個過程均會影響其質(zhì)量，造成滾針軸承的早期失效。滾針軸承特點是滾針軸裝有細而長的滾子且軸承具有較高且均勻的徑向承載能力。通過上述檢驗分析可知，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)標準要求，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;滾針軸承清洗過濾渣滓未發(fā)現(xiàn)外來異物，排除異物污染潤滑油的影響因素;滾針軸承采用油潤滑，雖然滾針和外圈內(nèi)徑面非承載區(qū)顏色變?yōu)榛液谏�，但金相組織檢驗發(fā)現(xiàn)外圈承載區(qū)內(nèi)徑面無燒傷組織，因此可以排除潤滑不足的影響因素。
滾針軸承特點是是外圈固定，滾針隨軸旋轉(zhuǎn)。對于滾針軸承來說，滾針表面應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)磨損嚴重，該側(cè)滾針表面出現(xiàn)周向大面積剝落(另一側(cè)無剝落)，該側(cè)保持架也相對磨損嚴重，這些形貌特征表明該軸承運轉(zhuǎn)過程中存在偏載現(xiàn)象。滾針軸承運轉(zhuǎn)中由于偏載，導致載荷不均勻，改變了潤滑油膜狀態(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)運轉(zhuǎn)，表層組織剝落碎裂，導致軸承早期失效。因此斷定，該4106滾針軸承運轉(zhuǎn)過程中存在的偏載現(xiàn)象是導致其發(fā)生早期失效的主要原因。 |
