文章出處：知識(shí)中心 網(wǎng)責(zé)任編輯： 洛陽軸承 閱讀量： 發(fā)表時(shí)間：2021-11-30 08:30:09
軸承失效最好按照其失效的根本原因進(jìn)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(jī)理與失效模式一一對(duì)應(yīng)，大量相關(guān)的文獻(xiàn)也都證實(shí)了這一點(diǎn)(見參考文獻(xiàn))。基于使用中可見的明顯特征外觀，GB/T 24611—2020/ISO 15243 :2017將失效模式分為六大類和不同的小類(圖1)。
圖1 失效模式
磨損是指在使用過程中，兩個(gè)滑動(dòng)或滾動(dòng)/滑動(dòng)接觸表面相互作用造成材料的不斷移失。
磨粒磨損(顆粒磨損；三體磨損)是存在硬顆粒時(shí)由于滑動(dòng)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(shí)，通過切削或犁溝作用而從該表面移除材料。磨損后表面會(huì)發(fā)生某種程度的變暗，磨粒的粗細(xì)和特性不同，變暗程度不同(圖2)。由于旋轉(zhuǎn)表面，可能還有保持架(圖3)上的材料被磨掉，磨粒數(shù)量逐漸增多，最終磨損進(jìn)入一個(gè)加速過程，從而導(dǎo)致軸承失效。
圖2 調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈上的磨粒磨損
圖3 金屬實(shí)體保持架兜孔上進(jìn)一步發(fā)展的磨粒磨損
雖然表面一般會(huì)有一定程度的變暗，但當(dāng)磨粒非常細(xì)時(shí)會(huì)發(fā)生拋光效應(yīng)，形成非常亮的表面(圖4)
圖4 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
注:滾動(dòng)軸承的“跑合”是一自然的短期過程，此過程之后，運(yùn)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(yùn)行軌跡可見，但這并非表示軸承受到損傷。
粘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(shí)還伴有表面回火或重新淬火。這一過程會(huì)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(rùn)滑不充分的情況下，當(dāng)發(fā)生滑動(dòng)且摩擦帶來的局部溫升引起接觸面粘著時(shí)，發(fā)生涂抹(滑傷、粘結(jié)、劃傷、粗化)，導(dǎo)致材料轉(zhuǎn)移。 假如滾動(dòng)體受載過小并在其再次進(jìn)入承載區(qū)時(shí)受到強(qiáng)烈的加速作用，則在滾動(dòng)體和滾道之間常常會(huì)發(fā)生涂抹(圖5、圖6)。在涂抹嚴(yán)重的情況下會(huì)發(fā)生咬粘。與磨粒磨損的逐漸積累過程相反，涂抹常常是突然發(fā)生。
圖5 圓柱滾子軸承外圈滾道上的涂抹
圖6 調(diào)心滾子軸承外圈滾道上的涂抹
由于潤(rùn)滑不充分，擋邊面和滾子端面也會(huì)發(fā)生涂抹(圖7)。對(duì)于滿裝滾動(dòng)體(無保持架)軸承，受潤(rùn)滑和旋轉(zhuǎn)條件的影響，滾動(dòng)體之間的接觸處同樣會(huì)發(fā)生涂抹。
圖7 圓柱滾子軸承滾子端面的涂抹
如果軸承套圈安裝在軸上或軸承座中時(shí)，夾持力不足而導(dǎo)致套圈相對(duì)其支承面移動(dòng)(蠕動(dòng))，則會(huì)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(zhǎng)也存在微小差異。因此，相對(duì)于套圈旋轉(zhuǎn)的徑向載荷使兩零件在一系列連續(xù)點(diǎn)處發(fā)生接觸，兩接觸零件以微小差速相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。套圈相對(duì)其支承面以微小轉(zhuǎn)速差所作的這種滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)稱為“蠕動(dòng)”。
發(fā)生蠕動(dòng)時(shí)，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(dòng)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(dòng)，因而還可看到其他損傷，如擦傷印痕、微動(dòng)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(shí)，則以微動(dòng)磨蝕為主。
此外，徑向采用間隙配合時(shí)，套圈端面和其軸向鄰接面之間也會(huì)發(fā)生蠕動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致橫向熱裂紋，最終引起套圈開裂。
相關(guān)術(shù)語的解釋:
磨損(wear): 在使用過程中材料從一固體表面逐漸移失，一般是該表面和一接觸物體或多個(gè)物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起材料的逐漸移失。
磨粒磨損(abrasive wear): 由于潤(rùn)滑不充分及(外部)顆粒的侵入，使材料逐漸移失。表面會(huì)有某種程度的變暗，變暗程度因磨粒的粗細(xì)及特性而不同。
三體磨損(three-body wear): 當(dāng)顆粒不受限、且可在表面自由滾動(dòng)、滑動(dòng)并同時(shí)和兩接觸表面相互作用時(shí)發(fā)生的一種磨粒磨損。
硬顆粒(hard particle):如來自磨削過程(如砂輪)的砂及顆粒。
犁溝(ploughing): 由兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面中較軟表面的塑性變形形成的溝槽。
拋光(polishing)：使軸承零件的原始加工表面外觀變得更為光亮的平滑作用。
光亮狀磨損(burnishing):導(dǎo)致粗糙峰頂部扁平化的塑性變形的累積，表面逐步呈現(xiàn)更光亮的狀態(tài)，而非表面精加工留下的形貌。
跑合(running-in): 在使用初期，改善機(jī)器零件吻合度、表面形貌及摩擦兼容性的過程。
軌跡(path pattern): 由于滾動(dòng)體和滾道接觸，軸承零件部分區(qū)域出現(xiàn)的痕跡(最終會(huì)變色)。
粘著磨損(adhesive wear):滑動(dòng)期間由于固相焊接而導(dǎo)致材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一表面，從一個(gè)表面移失的顆粒或永久或臨時(shí)粘附在另一表面。
涂抹(smearing): 粘著磨損的一種，材料從一個(gè)表面上機(jī)械性移除(常涉及塑性剪切變形)，并在一個(gè)或兩個(gè)表面上重新沉積為一薄層材料。
滑傷(skidding):由于高速滑動(dòng)和因載荷迅速變化而使?jié)櫥湍て屏眩诒砻娉霈F(xiàn)的斷續(xù)的銀霧狀表面損傷。
粘結(jié)(galling):零件表面材料以斑塊從一個(gè)接觸表面的某個(gè)位置轉(zhuǎn)移到另一接觸表面的某個(gè)位置，且有可能由于高的拖動(dòng)力而以多個(gè)粗糙峰的尺度回移到前一接觸表面。（注:典型的粘著磨損。）
劃傷(scoring):表面嚴(yán)重的擦傷或犁溝。
粗化(frosting):粘著磨損的特定形式，金屬微小碎片被滾動(dòng)體從軸承滾道上扯下。（注:粗化區(qū)在一個(gè)方向上感覺平滑，但在另一個(gè)方向上則有明顯的粗糙感。）
咬粘(seizing):接觸表面潤(rùn)滑不充分、載荷過大和溫升所引起的極端涂抹，視運(yùn)轉(zhuǎn)速度和溫度不同，可導(dǎo)致材料軟化、二次淬火、開裂、摩擦焊合，嚴(yán)重時(shí)，還可導(dǎo)致軸承零件發(fā)生卡滯。
蠕動(dòng)(creep):在軸承套圈安裝時(shí)過盈配合不充分且載荷相對(duì)于套圈旋轉(zhuǎn)的情況下，軸承套圈相對(duì)于其支承面發(fā)生不希望有的運(yùn)動(dòng)。
注:蠕動(dòng)過程中，滾碾導(dǎo)致內(nèi)圈相對(duì)軸的轉(zhuǎn)速或者外圈相對(duì)軸承座的轉(zhuǎn)速存在微小差異。蠕動(dòng)常常(但不一定總是)伴隨有套圈與支承面接觸處的滑動(dòng)。
膠合(scuffing): 由滑動(dòng)面的固相焊接(無局部表面熔化)引起的一種粘著磨損或局部損傷。（注:由于該術(shù)語描述太通用且不嚴(yán)密，因此，盡量避免使用。）
微動(dòng)磨蝕 (fretting/fretting corrosion):一定摩擦條件下，配合面間的微小相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng))所引起的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致表面氧化、粗糙峰變成可見的粉狀鐵銹、配合面之一或兩者失去材料。表面變亮或變色(黑紅色)。
熱裂(thermal cracking、heat cracking):由滑動(dòng)摩擦發(fā)熱引起的損傷(或失效)。裂紋常出現(xiàn)在與滑動(dòng)垂直的方向。
(來源：軸承雜志社）
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