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轴承失效原因分析

首页 > 新闻中心 > 技术资料    发布时间:2020/3/2 21:51:17 点击量:

以发生故障的矿用行星齿轮减速器中的损坏轴承为例,分析了损坏轴承零件的化学成分、硬度、金相组织,从而确定了轴承失效的原因。
1、外观检查
滚子表面留有压痕、麻点且均有挤压变形痕迹,局部剥落受损,内圈挡边周圈断损。外圈断裂碎件表面留有挤压痕迹,滚道表面可见圆周向加工刀纹痕迹。
2、化学成分及硬度检验
检验检测果表明:轴承外圈、内圈材料化学成分分别符合高碳铬轴承钢GCr15SiMn成分,滚子材料化学成分符合GCr15成分;轴承内圈、外圈及滚子硬度检测值均符合高碳铬轴承钢滚动轴承零件硬度要求范围。
3、金相组织检验
将失效的轴承在试验室内进行低倍热酸浸试验,低倍热酸浸试验结果表明:内圈、外圈钢中存在枝晶偏析,滚子钢中存在中心带状偏析,影响轴承钢的力学性能,对热处理及加工工艺也有影响。
4、分析
断裂的外圈滚道表面留有挤压痕迹,滚道表面可见圆周向加工刀纹痕迹,说明外圈滚道表面粗糙,滚道表面存在较大的波谷,它们就像尖角缺口和裂纹一样,对应力集中敏感,致使与滚子圆柱表面接触应力增大,影响轴承的性能和使用寿命,是轴承早期失效的主要因素。
使用过的轴承内圈、外圈及使用过未破损的滚子硬度值均符合高碳铬轴承钢滚动轴承零件硬度要求。轴承受损件———内圈、外圈、滚子材料化学成分分别符合高碳铬轴承钢成分要求。
低倍热酸浸试验结果表明:内圈、外圈钢中存在枝晶偏析,滚子钢中存在中心带状偏析,偏析超标,影响轴承钢的力学性能,对热处理及加工工艺也有影响。
非金属夹杂物检验分析表明:滚子钢中C类夹杂级别与标准要求不符。碳化物不均匀性分析表明:滚子带状碳化物为2.5级,网状碳化物大于3.0级,与GB/T18254-2002及JB/T1255-2001中对轴承钢零件网状碳化物不大于2.5级的要求不符。
轴承钢中偏析、非金属夹杂物和碳化物的形态及分布状态是影响轴承零件机械性能和使用寿命的主要因素;轴承圆柱滚子是以线接触的方式服役,承受的接触应力大,滚子圆柱表面上的每一个点都可能是工作点,对偏析、非金属夹杂物和碳化物的形态及分布均匀性有着更为严格的要求;受损滚子内部有中心带状偏析缺陷,钢中C类夹杂级别与标准要求不符,受损滚子网状碳化物大于3.0级与标准要求不符;偏析与非金属夹杂物、网状碳化物超标,是轴承滚子失效的主要因素。
5、结论
轴承内、外圈及滚子材料化学成分均符合高碳铬轴承钢成分。轴承内圈、外圈、滚子硬度均符合高碳铬轴承钢滚动轴承零件硬度要求。外圈滚道表面有可见的圆周向加工刀纹,表面粗糙,致使与滚子圆柱表面接触应力增大,是轴承早期失效的主要因素。轴承滚子钢中偏析、非金属夹杂物与网状碳化物超标,是轴承滚子失效的主要因素。

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