滾動(dòng)軸承在使用的過(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)的失效形式有以下幾點(diǎn):
①疲勞剝落
疲勞有許多類型,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)體表面在接觸應(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,是滾動(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)展特征的海灘裝紋路,產(chǎn)生部位主要出現(xiàn)在套圈和滾動(dòng)體的滾動(dòng)表面。
②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
?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)生塑性碰撞所造成,其結(jié)果形成了冷軋表面,從外觀上看,這種冷軋表面已被輾光現(xiàn)象比較嚴(yán)重,在冷軋表面上容易形成大量淺裂紋,淺裂紋進(jìn)一步發(fā)展可能(在粗糙表面區(qū)域區(qū))導(dǎo)致顯微剝落,但這種剝落很淺,只有幾個(gè)微米,它能夠覆蓋很寬的接觸表面。
?局部表面塑性變形
局部表面塑性變形是發(fā)生在摩擦表面的原有缺陷附近。最常見(jiàn)的原有缺陷,如壓坑(痕)、磕碰傷、擦傷、劃傷等。
③磨損
在力的作用下,兩個(gè)相互接觸的金屬表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦,形成摩擦副。摩擦引起金屬消耗或產(chǎn)生殘余變形,使金屬表面的形狀、尺寸、組織或性能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為磨損。
磨損過(guò)程包含有兩物體的相互作用、黏著、擦傷、塑性變形、化學(xué)反應(yīng)等幾個(gè)階段。其中物體相互作用的程度對(duì)磨損的產(chǎn)生和發(fā)展起著重要的作用。
磨損的基本形工有:疲勞磨損、黏著磨損、磨料(粒)磨損、微動(dòng)磨損和腐蝕磨損等。
④腐蝕
金屬與其所處環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)變化所引起的消耗稱為腐蝕。
金屬腐蝕的形式多種多樣,就金屬與周圍介質(zhì)作用的性質(zhì)來(lái)分可以分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩類
化學(xué)腐蝕是由于金屬與周圍介質(zhì)之間的純化學(xué)作用引起的。其過(guò)程中沒(méi)有電流產(chǎn)生,但有腐蝕物質(zhì)產(chǎn)生。這種物質(zhì)一般都覆蓋在金屬表面上形成一層疏松膜,化學(xué)反應(yīng)形成的腐蝕機(jī)理比較簡(jiǎn)單,主要是物體之間通過(guò)接觸產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng),如金屬在大氣中與水產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)形成的腐蝕(又稱為銹蝕)
電化學(xué)腐蝕是由于金屬與周圍介質(zhì)之間產(chǎn)生電化學(xué)作用引起的。其基本特點(diǎn)是在腐蝕的同時(shí)又有電流產(chǎn)生。電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕機(jī)理主要是微電池效應(yīng)。
A、軸承內(nèi)部或潤(rùn)滑劑中含有水、堿、酸等腐蝕物質(zhì)
B、軸承在使用中的熱量沒(méi)有及時(shí)釋放、冷卻后形成水分
C、密封裝置失效
D、軸承使用環(huán)境濕度大
E、清洗、組裝、存放不當(dāng)
腐蝕產(chǎn)生部位:零件各表面都會(huì)有。按程度有腐蝕斑點(diǎn)或腐蝕坑(洞),斑點(diǎn)和蝕坑一般呈零星或密集分布,形狀不規(guī)則,深度不定,顏色有淺灰色、紅褐色、灰褐色。黑色。
⑤蠕動(dòng)
受旋轉(zhuǎn)載荷的軸承套圈,如果選用間隙配合,在配合表面上會(huì)發(fā)生圓周方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng),使配合面上產(chǎn)生摩擦、磨損、發(fā)熱、變形,造成軸承不正常損壞。這種配合面周向的微小滑動(dòng)稱為蠕動(dòng)或爬行。
蠕動(dòng)形成的機(jī)理是當(dāng)內(nèi)圈與軸配合過(guò)盈量不足時(shí),在內(nèi)圈與軸之間的配合面上因受力產(chǎn)生彈性變形而出現(xiàn)微小的間隙,造成內(nèi)圈與軸旋轉(zhuǎn)時(shí)在圓周方向上的不同步、打滑,嚴(yán)重時(shí)在壓力作用下發(fā)生金屬滑移。在外圈與殼體也同樣會(huì)出理類似的情況。
蠕動(dòng)形貌特征在一些方面具有腐蝕磨損和微動(dòng)磨損的某些特征。蠕變?cè)谛纬蛇^(guò)程中也有一些非常細(xì)小的磨損顆粒脫落并立即局部氧化,生成一種類似鐵銹的腐蝕物。其區(qū)別主要根據(jù)它們的位置和分布來(lái)判斷,如果零件沒(méi)有受到腐蝕又出現(xiàn)了禍色銹斑。銹斑的周圍常常圍繞著一圈碾光區(qū),出現(xiàn)的部位又在軸承的配合表面上,那么可能就是蠕動(dòng)。發(fā)生蠕動(dòng)的配合面上,或出現(xiàn)鏡面狀的光亮色,或暗淡色,或咬合狀,蠕動(dòng)部位與零件原表面有明顯區(qū)別。
在軸承的端面由于軸向壓緊力不足。或懸臂軸頻繁撓曲,運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后也會(huì)出現(xiàn)蠕動(dòng)的特征。產(chǎn)生蠕動(dòng)的主要原因是內(nèi)、外圈與軸或軸承座的配合過(guò)盈量不足,或載荷方向發(fā)生了變化。
⑥燒傷
軸承零件在使用中受到異常高溫的影響,又得不到及時(shí)冷卻,使零件表面組織產(chǎn)生高溫回火或二次淬火的現(xiàn)象稱為燒傷。
燒傷產(chǎn)生的主要原因是潤(rùn)滑不良、預(yù)載荷過(guò)大、游隙選擇不當(dāng)、軸承配置不當(dāng)、滾道表面接觸不良、應(yīng)力過(guò)大等因素所致:
A、在軸向游動(dòng)軸承中,如果外圈配合的過(guò)緊,不能在外殼孔中移動(dòng);
B、軸承工作中運(yùn)轉(zhuǎn)溫度升高,軸的熱膨脹引起很大的軸向力,而軸承又無(wú)法軸向移動(dòng)時(shí);
C、由于潤(rùn)滑不充分,或潤(rùn)滑劑選用不合理、質(zhì)量問(wèn)題、老化和變質(zhì)等。
D、內(nèi)外圈運(yùn)轉(zhuǎn)溫度差大,加上游隙選擇不當(dāng),外圈膨脹小內(nèi)圈大呈過(guò)盈導(dǎo)致軸承溫度急劇升高;
E、軸承承受的載荷過(guò)大和載荷分布均勻,形成應(yīng)力集中;
F、零件表面加工粗糙,造成接觸不良或油膜形成困難。
燒傷的形貌特征可以根據(jù)零件表面的顏色不同來(lái)判斷。軸承在使用中由于潤(rùn)滑劑、溫度、腐蝕等原因、零件表面會(huì)發(fā)生變化,顏色主要有淡黃色、黃色、棕紅色、紫藍(lán)色及藍(lán)黑色等,其中淡黃色、黃色、棕紅色屬于變色,若出現(xiàn)紫藍(lán)色或藍(lán)黑色的為燒傷。燒傷容易造成零件表面硬度下降或出現(xiàn)微裂紋。
燒傷產(chǎn)生的部位主要發(fā)生在零件的各接觸表面上,如圓錐滾子軸承的擋邊工作面、滾子端面、應(yīng)力集中的滾表面等。
⑦電蝕
電蝕是由電流放電引起,致使軸承零件表面出現(xiàn)電擊的傷痕,此種損傷稱為電蝕。在兩零件接觸面間一般存在一層油膜,該油膜一定有的絕緣作用,當(dāng)有電流通過(guò)軸承內(nèi)部時(shí),在兩面三刀零件接觸表面形成的電壓差,當(dāng)電壓差高到足以擊穿絕緣層時(shí)就會(huì)在兩零件接觸表面處產(chǎn)生火區(qū)放電,擊穿油膜放電,產(chǎn)生高溫,造成局部表面的熔融,形成弧凹狀或溝蝕。受到電蝕的零件,其金屬表面被局部加熱和熔化,在放大鏡下觀察損傷區(qū)域一般呈現(xiàn)斑點(diǎn)、凹坑、密集的小坑,有金屬熔融現(xiàn)象,電蝕坑呈現(xiàn)火山噴口狀。電蝕會(huì)使零件的材料硬度下降,并加快磨損發(fā)生速度,也會(huì)誘發(fā)疲勞剝落。
⑧裂紋和缺損
當(dāng)軸承零件所承受的應(yīng)力超出材料的斷裂極限應(yīng)力時(shí),其內(nèi)部或表面便發(fā)生斷裂和局部斷裂,這種使材料出現(xiàn)不連續(xù)或斷裂的現(xiàn)象稱為裂紋。
在材料表面或表層下有一種貌似毛發(fā)的細(xì)微裂紋稱為發(fā)紋。當(dāng)發(fā)紋擴(kuò)展到一定程度,使得部分材料完全脫離零件基體的現(xiàn)象稱為斷裂。
裂紋一般呈線狀,方向不定,有一定長(zhǎng)度和深(寬)度,有尖銳的根部和邊緣。裂紋有內(nèi)部裂紋和表面裂紋之分,也有肉眼可見(jiàn)和不可見(jiàn)兩種形式,對(duì)于肉眼不可見(jiàn)裂紋需要采用無(wú)損檢測(cè)的方法進(jìn)行觀察。發(fā)紋一般呈細(xì)線狀,方向沿鋼材軋制方向斷續(xù)分布,有一定長(zhǎng)度和深度,有時(shí)單條有時(shí)數(shù)條出現(xiàn)。
裂紋產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜,影響因素很多,如原材料、鍛造、沖壓折疊、熱處理、磨削、局部過(guò)大的應(yīng)力等。發(fā)紋形成的原因是鋼材在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡或夾雜,經(jīng)軋制變形后存在于材料表層。對(duì)于肉眼不可見(jiàn)裂紋需要采用無(wú)損檢測(cè)的方法進(jìn)行觀察。
⑨保持架損壞
當(dāng)滾動(dòng)體進(jìn)入或離開(kāi)承載區(qū)域時(shí),保持架將受到帶有一定沖擊性質(zhì)的拉(壓)應(yīng)力作用,尤其是滾子軸承的滾子產(chǎn)生傾斜時(shí)所受到的應(yīng)力會(huì)更大。在這種應(yīng)力的反復(fù)作用下,保持架的兜孔、過(guò)梁、鉚釘會(huì)出現(xiàn)變形、磨損、疲勞,甚至斷裂現(xiàn)象。另外,不正確的安裝方式也會(huì)損壞保持架。保持架相對(duì)套圈的強(qiáng)度一般較弱(尤其是沖壓保持架),如果正確不得當(dāng),將安裝力直接施加在保持架上,很容易造成保持架變形。沖壓保持架制造過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力過(guò)大也是造成保持架損壞的原因之一。
⑩尺寸變化
軸承運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間以后,會(huì)出現(xiàn)游隙減小或增大的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)零件尺寸檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)、外圈或滾動(dòng)體直徑方向的尺寸發(fā)生了變化(增大或減?。绊戄S承的正常旋轉(zhuǎn)精度。若沒(méi)有了游隙,會(huì)出現(xiàn)摩擦磨損加劇、工作溫度上升、甚至“卡死”等現(xiàn)象。若游隙變大,會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)或噪聲增大、旋轉(zhuǎn)精度降低、應(yīng)力集中等情況。軸承內(nèi)徑增大還很多可能出現(xiàn)“甩圈”現(xiàn)象。