调心滚子轴承裂纹的产生和网状碳化物的缺陷分析
一、调心滚子轴承损坏形貌图
调心滚子轴承在运转过程中导致严重损坏,内圈表面严重烧伤,最终导致轴承失效,无法使用。以下图片为轴承的损坏形貌图。
2、调心滚子轴承裂纹产生的原因
通过宏观和微观的分析可知,内圈滚道表面辗压变形痕迹偏向挡边;轴承工作表面均被烧伤;套圈表面均产生裂纹,同时内圈和滚子表面均产生塑性变形,尤其是内圈塑性变形区有大量的细小裂纹。上述现象说明该轴承是由于工作表面被烧伤而变质,从而产生裂纹失效,由此也可以确定轴承失效模式为热裂。
机械设备使用在重载、大冲击载荷、多粉尘等恶劣工况条件下。轴承在工作运转时发生偏转,造成内部间隙不足,内部滚动体因运行空间的限制,轴承的自动调心功能受到影响,导致轴承受力不均,一侧滚子与滚道产生了挤压,造成轴承局部受载过大。滚子和滚道之间挤压摩擦产生大量的摩擦热,润滑油无法带走更多的热量,致使滚子和内、外圈温度升高。轴承温升反过来破坏已形成的润滑油膜,会出现滚子与套圈的干摩擦,产生的热量越来越多,巨大的热量无法散出,内外圈与滚子温度急剧升高,尤其是内圈滚道近表面层温度在短时间内超过奥氏体变化温度,使内圈滚道近表层进行了二次淬火。
轴承运转过程中温度的升高使材料的组织和强度发生变化,当应力(包括二次淬火的热应力)超过材料的抗拉强度时,材料便会出现裂纹。在后续的运转中,裂纹扩展,直至断裂。
3、调心滚子轴承网状碳化物缺陷分析
网状碳化物的存在会削弱金属基体晶粒间的联系,使轴承钢的力学性能降低,尤其是耐冲击性能降低,而且随着网状碳化物严重程度增加,冲击韧性和接触疲劳强度均会降低。该轴承内圈部分碳化物网状已呈封闭状,在一定程度上降低了内圈的抗冲击性能和接触疲劳强度。
结上所述,轴承在运转中发生偏转,导致受力不均产生挤压摩擦并生产大量的摩擦热,热量使内外圈及滚子温度升高,使材料物理性能发生变化,产生裂纹,这是导致轴承在运转过程中发生失效的主要原因,另外,内圈碳化物网状不合格,在一定程度上降低了内圈的力学性能,则是导致内圈失效的潜在因素。
为避免此现象的产生,在安装时,应将轴承安装到位,使其处于正确位置并调整径向游隙,避免游隙过大,另外,还要注意在轴承运转过程中应使润滑始终处于良好状态等。