軸承的失效分析
概述
失效分析的目的
失效分析策劃
關于失效分析的照片要求
1、圖片質(zhì)量是影響技術報告的質(zhì)量要素之一
2、所有照片都應經(jīng)過適當?shù)奶幚?/p>
3、照片的目的是清楚表達你想說的內(nèi)容
4、要關注失效模式，裂紋源的產(chǎn)生原因。
5、要關注失效環(huán)境條件、力學條件，往往比化學成分、熱處理組織更為重要
失效分析檢查基本流程
失效模式
SO15243-2017
GB/T24611-2009
常見失效的可視特征之間最可能的相互關系及其產(chǎn)生的可能原因
接觸軌跡
就實際的失效分析而言，對接觸軌跡，尤其是對給定使用條件下滾道上的旋轉(zhuǎn)軌跡進行分析是非常重要的，它清晰地揭示了載荷類型、工作游隙以及可能出現(xiàn)的偏斜。
典型旋轉(zhuǎn)軌跡
內(nèi)圈：旋轉(zhuǎn)軌跡寬度一致，位于滾道中部并延伸至整個圓周。
外圈：旋轉(zhuǎn)軌跡位于滾道中部，在載荷部位最寬，末端逐漸變細。具有常規(guī)配合和常規(guī)徑向游隙時，旋轉(zhuǎn)軌跡小于滾道圓周的二分之一。
內(nèi)圈：旋轉(zhuǎn)軌跡位于滾道中部，在載荷部位最寬，末端逐漸變細。具有常規(guī)配合和常規(guī)徑向游隙時，旋轉(zhuǎn)軌跡小于滾道圓周的二分之一。
外圈：旋轉(zhuǎn)軌跡寬度一致，位于滾道中部并延伸至整個圓周。
內(nèi)圈：旋轉(zhuǎn)軌跡寬度一致，位于滾道中部并延伸至整個圓周。
外圈：旋轉(zhuǎn)軌跡位于滾道中部，可能延伸至整個圓周，旋轉(zhuǎn)軌跡在徑向承載部位最寬。
內(nèi)圈：旋轉(zhuǎn)軌跡寬度一致，延伸至滾道的整個圓周并位于軸向不同位置
外圈：旋轉(zhuǎn)軌跡軸向不同位置，可能延伸至整個圓周，旋轉(zhuǎn)軌跡在徑向承載部位最寬。
失效案例——軸向力+外圈與軸不同心
軸承在使用中噪音異常
疲勞——次表面起源型
滾動接觸點次表面應力分布
疲勞——表面起源型
在出現(xiàn)蝕損斑后如未及時發(fā)現(xiàn)，它會沿循環(huán)方向呈V型擴展，越來越大，導致軸承失效
疲勞損壞－外來顆粒污染
滾動接觸面-磨損痕跡
深溝球軸承內(nèi)徑的運轉(zhuǎn)軌跡傾斜（偏移）
圓錐滾子軸承滾動接觸面疲勞磨損
疲勞損壞
對中不良引起疲勞裂痕：
軸承運轉(zhuǎn)軌跡偏移
滾道邊緣受載區(qū)產(chǎn)生疲勞
補救措施：調(diào)整軸承的安裝位置，避免靜態(tài)過載和沖擊載荷。對中不良引起疲勞裂痕
軸承運轉(zhuǎn)軌跡偏移
滾道邊緣受載區(qū)產(chǎn)生疲勞
補救措施：調(diào)整軸承的安裝位置，避免靜態(tài)過載和沖擊載荷。
經(jīng)典疲勞引起裂痕：
癥狀：
軸承材料出現(xiàn)麻點或脫落，我們通常叫蝕損斑。
原因：潤滑不良(貧油)，或受污物的作用而產(chǎn)生的。
由于滾珠的幾何變形和彈性變形，在劇烈變化的荷載下潤滑油膜破裂，造成金屬與金屬的摩擦（球與滾道），引起接觸表面由于粘連作用而發(fā)生破裂，也就是蝕損斑。
雜物引起的剝落：
內(nèi)部雜質(zhì)引起的剝落：
典型的軸向擴展：
顆粒造成的凹痕：
局部過載
顆粒的過度滾動 = 凹痕
由低碳鋼/硬化鋼/硬質(zhì)礦物顆粒造成
劃痕
潤滑不當引起的擦傷
特征：— 滾子或滾道沿軸向出現(xiàn)磨痕
原因：— 沒有形成承載油膜
— 潤滑劑污染
補救措施：
— 采用高粘度且含有EP添加劑的潤滑劑
— 縮短潤滑劑的更換周期
— 對潤滑劑進行過濾
— 改善密封
劃痕：
左圖：正常運轉(zhuǎn)情況下圓錐滾子軸承的擋邊運轉(zhuǎn)痕跡
中間：由于外界顆粒的侵入導致?lián)踹叜a(chǎn)生劃痕
右圖：圓錐滾子軸承滾子端面的劃痕
保持架損壞：
現(xiàn)象：保持架邊緣出現(xiàn)磨損
原因：
— 潤滑劑中含有硬質(zhì)顆粒
— 貧油或潤滑劑選擇錯誤
補救措施：
— 確保裝配環(huán)境清潔
— 過濾潤滑劑
— 確保足夠潤滑
失效案例—污染物進入
醫(yī)用活塞泵電機用軸承，測試后出現(xiàn)卡滯
用于石膏切割機上的軸承在使用中出現(xiàn)卡死現(xiàn)象
軸承噪音
潤滑不當引起的表面初始疲勞
潤滑不當造成的磨損過程
外部顆粒引起疲勞損壞
外部顆粒引起疲勞損壞異物會造成研磨損傷、擦傷、槽痕、圓周線痕或碎屑污染等影響
補救措施：— 徹底清理軸承及其配合件，可能的話可進行涂層處理。— 改善密封結(jié)構(gòu)，防止雜質(zhì)再次進入軸承— 操作前沖洗油路，過濾潤滑油
擦傷
滾子與滾道的擦傷（粘著磨損）
打滑輕微粘著磨損
打滑：在沒有施加負荷的情況下滾子與滾道
的滑動磨損產(chǎn)生劃痕
現(xiàn)象：
— 滾道表面發(fā)生蠕變
— 滾子表面產(chǎn)生麻點
原因：
— 在貧油和低承載區(qū)內(nèi)，滾動體在滾道上打滑并在進入承載區(qū)時加速
— 急劇變速
措施：
—提高預緊力或減小軸承游隙
— 使用較低承載能力的軸承
— 保證足夠大的載荷 (試運轉(zhuǎn)）
— 改善潤滑劑
涂抹（粘著磨損）
涂抹：當滾子的端面與擋邊接觸時，在擋邊或滾子的端面上產(chǎn)生的咬粘現(xiàn)象
主要原因:
重載和/或高速下潤滑不充分
腐蝕損壞
侵蝕性物質(zhì)引起的腐蝕
軸承外圈內(nèi)側(cè)出現(xiàn)“孔穴” 腐蝕
滾道表面出現(xiàn)黑色的蝕痕
外圈的滾道出現(xiàn)黑色腐蝕
水滲入潤滑脂
潮濕引起的腐蝕
失效案例——銹蝕
微動腐蝕
現(xiàn)象：
軸承表面發(fā)亮或變成黑紅色
原因：
不合適的配合（配合過盈量太小或表面太粗糙）以及載荷和振動
電蝕
電流過大
電流泄露
偽布氏壓痕
安裝過程中的過載
深溝球軸承承受巨大軸向力時擠壓球?qū)е聣汉?/p>
失效原因：
軸承軸向過載，超過了最大允許的應力
注意：
過載會導致軸承強烈破碎
壓痕和沖擊
安裝中出現(xiàn)的損壞（敲擊過載）
失效案例——軸向沖擊
軸承小擋邊斷裂
失效案例—磕碰傷+增碳
軸承裝配時發(fā)生斷裂
粗暴的敲打造成的裂痕
疲勞造成的裂痕
受熱造成的裂痕
溫度色變
一般軸承可在溫度達120° C 的條件下使用
過高的溫度可導致硬度下降
大約降低2-4點洛氏硬度，可減少壽命 50%
損壞的密封唇
機械接觸痕跡
斷口觀察
交叉劃痕
裂紋分析
（1）確定主裂紋的方法
①T型法。兩條裂紋呈T型，橫貫裂紋A為主裂紋，B裂紋為二次裂紋。因為A裂紋最先形成，阻止了B裂紋向前擴展。
②分叉法。多條裂紋呈分叉或分支，分叉或分支的方向即為裂紋擴展方向，匯合裂紋A為主裂紋，分叉或分支裂紋（B、C、D）為二次裂紋。
③變形法:裂紋在張開并變形過程中，變形量大的部位為主裂紋，其它部位為二次裂紋（適用于延性斷裂）。
④氧化顏色法：裂紋在環(huán)境介質(zhì)作用下的時間越長，氧化和腐蝕越嚴重。因此，氧化和腐蝕顏色較深的部位，是主斷裂部位（內(nèi)部起源裂紋不適用本法）。
⑤疲勞裂紋長度法：當出現(xiàn)多條疲勞裂紋時，打開裂紋進行測量，疲勞裂紋長、疲勞弧線或條帶間距小者，為主裂紋。
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