一、軸承失效模式

軸承失效最好按照其失效的根本原因進行分類,但未必總是能夠很容易地將原因與特征(癥狀)或者失效機理與失效模式一一對應(yīng),大量相關(guān)的文獻也都證實了這一點?；谑褂弥械目梢姷拿黠@特征外觀,本標(biāo)準(zhǔn)將失效模式分為六大類和不同的小類，分類見下思維導(dǎo)圖。

二、磨損

2.1 概述

磨損指在使用過程中,兩個滑動或滾動/滑動接觸表面相互作用造成材料的不斷 移失。

2.2磨粒磨損

磨粒磨損(顆粒磨損,三體磨損)是存在硬顆粒時由于滑動產(chǎn)生的材料移失,當(dāng)一硬的表面或顆粒滑過另一表面時,通過切削或犁溝作用而從該表面移除材料。磨損后表面會發(fā)生某種程度的變暗,磨粒的粗細和特性不同,變暗程度不同(見圖1)。

圖1 調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈上的磨粒磨損

由于旋轉(zhuǎn)表面,可能還有保持架(見圖2)上的材料被磨掉,磨粒數(shù)量逐漸增多,最終磨損進入一個加速過程,從而導(dǎo)致軸承失效。

圖2 金屬實體保持架兜孔上的已發(fā)展的磨粒磨損

雖然表面一般會有一定程度的變暗,但當(dāng)磨粒非常細時會發(fā)生拋光效應(yīng),形成非常亮的表面(見圖3)。

注:滾動軸承的“跑合”是一自然的短期過程,此過程之后,運轉(zhuǎn)狀態(tài)(如噪聲或工作溫度)將趨于穩(wěn)定,甚至得到改善。由此,運行軌跡可見,但這并非表示軸承受到損傷。

圖3 圓錐滾子軸承滾子大端面和內(nèi)圈大擋邊表面及滾道上的磨粒磨損

2.3 黏著磨損

黏著磨損是材料從一表面轉(zhuǎn)移到另一表面,并伴隨有摩擦發(fā)熱,有時還伴有表面回火或重新淬火。這一過程會產(chǎn)生局部應(yīng)力集中并可能導(dǎo)致接觸區(qū)開裂或剝落。

在潤滑不充分的情況下,當(dāng)發(fā)生滑動且摩擦帶來的局部溫升引起接觸面黏著時,發(fā)生涂抹(滑傷、黏結(jié)、劃傷、粗化),導(dǎo)致材料轉(zhuǎn)移。假如滾動體受載過小并在其再次進入承載區(qū)時受到強烈的加速作用,則在滾動體和滾道之間常常會發(fā)生涂抹(見圖4,圖5)。在涂抹嚴(yán)重的情況下會發(fā)生咬黏。與磨粒磨損的逐漸積累過程相反﹐涂抹常常是突然發(fā)生。

由于潤滑不充分,擋邊面和滾子端面也會發(fā)生涂抹(見圖6)。對于滿裝滾動體(無保持架)軸承，受潤滑和旋轉(zhuǎn)條件的影響﹐滾動體之間的接觸處同樣會發(fā)生涂抹。

如果軸承套圈安裝在軸上或軸承座中時,夾持力不足而導(dǎo)致套圈相對其支承面移動(蠕動),則會在軸承內(nèi)徑面、外徑面或軸、軸承座孔支承面上發(fā)生涂抹(也稱膠合)。

由于兩零件直徑之間存在微小差異,造成其周長也存在微小差異。因此﹐相對于套圈旋轉(zhuǎn)的徑向載荷使兩零件在一系列連續(xù)點處發(fā)生接觸,兩接觸零件以微小差速相對轉(zhuǎn)動。套圈相對其支承面以微小轉(zhuǎn)速差所作的這種滾動運動稱為“蠕動”。

發(fā)生蠕動時,套圈和支承面接觸區(qū)內(nèi)的粗糙峰被滾碾,使套圈表面呈現(xiàn)光亮外觀。在蠕動過程中滾碾經(jīng)常發(fā)生,但不總是伴有套圈和支承面接觸處的滑動,因而還可看到其他損傷﹐如擦傷印痕、微動磨蝕和磨損。在某些承載條件下,當(dāng)套圈和支承面之間的過盈量不夠大時,則以微動磨蝕為主。

此外,徑向采用間隙配合時,套圈端面和其軸向鄰接面之間也會發(fā)生蠕動,嚴(yán)重時導(dǎo)致橫向熱裂紋，最終引起套圈開裂(見圖9)。

圖8 圓錐滾子軸承內(nèi)圈小端上的熱裂紋