滾柱軸承失效分析
來源:
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作者:紅光滾柱
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發(fā)布時間: 2012-02-01
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從失效軸承的斷口形狀入手,,分析了滾柱和軸承外圈的內(nèi)部夾雜物,、顯微組織及裂紋形態(tài),,提出了軸承失效的原因,。
三峽大壩施工用的挖掘機是從韓國進口的...
從失效軸承的斷口形狀入手,,分析了滾柱和軸承外圈的內(nèi)部夾雜物、顯微組織及裂紋形態(tài),,提出了軸承失效的原因,。
三峽大壩施工用的挖掘機是從韓國進口的,在使用過程中常出現(xiàn)軸承斷裂,,致使挖掘機不能正常工作,。本文通過對失效的滾柱和軸承外圈的金相組織、顯微硬度等方面的分析,,提出了軸承失效的原因,。
1 失效零件宏觀檢查
1.1 滾柱
所示,在圓柱面上可看見表層剝落后產(chǎn)生的大小不一的凹坑,,且端面受損嚴重,,磨去了很多。將滾柱在凹坑處沿直徑縱向剖開后觀察,,剖面右下角有倒三角形空洞,,這是該處原有裂紋在開始時剝落造成的。右上角有一條從端面向柱內(nèi)延伸的裂縫,,長約4.5mm,,裂縫在中部有分枝,裂紋瘦直剛健,,尾端尖細(見圖2),,具有明顯的應(yīng)力裂紋特征。
1.2 軸承外圈碎片
在外圈碎片上能看到部分疲勞斷口形態(tài),。在碎片距表面0.7mm處可以看見一條與表面平行的裂縫,,裂縫斷續(xù)、曲折,、尾端尖細,。為該裂縫的一部分,該裂紋同樣具有應(yīng)力裂紋的特征,。
2 非金屬夾雜物評級
(1)滾柱:硫化物l級,,點狀及球狀氧化物1.5級。
(2)軸承外圈:硫化物1級點狀,、球狀氧化物1.5級,。
3 顯微組織檢查
3.1 滾柱
3.1.1 心部組織
心部組織為回火隱針馬氏體,粒狀碳化物及殘余奧氏體組成,。
滾柱原始組織4%稍酸酒精浸蝕 ×500
3.1.2 表面凹坑周圍組織
在滾柱表面剝落形成的凹坑處觀察金相組織時發(fā)現(xiàn):凹坑底部是一白亮層,,其寬度約為0.18~0.5mm,長為15mm,。白亮層內(nèi)有三條橫向裂紋,。凹坑底部次外層緊靠白亮層有一寬約0.40~0.50mm的暗區(qū),暗區(qū)過后才是滾柱原始組織,。白亮區(qū)和暗區(qū)間組織為淬火馬氏體,暗區(qū)為回火隱針細針馬氏體+少量顆粒狀碳化物+殘余奧氏體。
3.1.3 顯微硬度
為了反映三種不同顏色的組織在硬度上的區(qū)別,,我們由表及里對滾柱剖面進行了顯微硬度測試,直觀地反映了顯微硬度壓痕大小變化情況:白亮層中壓痕最小,,暗區(qū)內(nèi)壓痕最大,,顏色稍淺的原始組織壓痕居中。三個區(qū)的平均硬度值分別為:白亮區(qū)HV0.11264,、暗區(qū)HV0.1551,、原始組織HV0.1800。
滾柱坑底部的白亮區(qū),、暗區(qū),、原始組織及顯微硬度壓痕 ×200 4%稍酸酒精浸蝕
3.2 軸承外圈顯微組織
軸承外圈顯微組織為回火隱針馬氏體+少量粒狀碳化物及殘余奧氏體。
3.3 表面硬度
3.3.1 滾柱
滾柱表面上大多數(shù)點的硬度在HRC60~61之間,,但也有的地方縱向一條線硬度均為HRC56~57之間,。
3.3.2 軸承外圈碎片硬度
經(jīng)測試,軸承外圈碎片內(nèi)表面硬度為HRC58~59,。
4 滾柱表面坑產(chǎn)生原因分析
從白亮區(qū)的淬火馬氏體組織我們可以推知,,滾柱在運轉(zhuǎn)過程中因為彼此壓得太緊,因摩擦產(chǎn)生了大量的熱,,被擠壓部位就形成了高溫區(qū),,由于有潤滑油存在,因此表面上高溫部位被重新淬火,,形成了淬火馬氏體(腐蝕后呈白亮色),。由于局部高溫的作用,使緊靠表面的次表層又接受了一次回火,,因此次回火溫度高于滾柱原來熱處理時的回火溫度,,致使次表層硬度下降,極易剝落,,剝落后就形成了坑,,我們所看到的凹坑底部的白亮區(qū)實際是表層剝落后殘留下來的。
由此,,我們不難得出結(jié)論:滾柱上的裂紋是由于滾柱裝配過緊,,運轉(zhuǎn)時彼此撞壓,使局部發(fā)生了組織轉(zhuǎn)變,,在巨大的組織應(yīng)力作用下產(chǎn)生的,,因此具有應(yīng)力裂紋特征,。由于組織轉(zhuǎn)變使得軸承內(nèi)滾柱體積變大,使軸承外圈內(nèi)表面承受了極大的壓應(yīng)力,,因而最終被撐裂,。