滾動軸承損傷和失效術語、特征及原因（二）

 ——磨損失效

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,大量相關的文獻也都證實了這一點。基于使用中的可見的明顯特征外觀,本標準將失效模式分為六大類和不同的小類，分類見下思維導圖。

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生的材料移失,當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 調心滾子軸承內圈上的磨粒磨損

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

圖2 金屬實體保持架兜孔上的已發展的磨粒磨損

雖然表面一般會有一定程度的變暗,但當磨粒非常細時會發生拋光效應,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,運轉狀態(如噪聲或工作溫度)將趨于穩定,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移到另一表面,并伴隨有摩擦發熱,有時還伴有表面回火或重新淬火。這一過程會產生局部應力集中并可能導致接觸區開裂或剝落。

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

圖4 圓柱滾子軸承外圈滾道上的涂抹

圖5 調心滾子軸承外圈滾道上的涂抹

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

圖6 圓柱滾子軸承滾子端面上的涂抹

如果軸承套圈安裝在軸上或軸承座中時,夾持力不足而導致套圈相對其支承面移動(蠕動),則會在軸承內徑面、外徑面或軸、軸承座孔支承面上發生涂抹(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﹐相對于套圈旋轉的徑向載荷使兩零件在一系列連續點處發生接觸,兩接觸零件以微小差速相對轉動。套圈相對其支承面以微小轉速差所作的這種滾動運動稱為“蠕動”。

 發生蠕動時,套圈和支承面接觸區內的粗糙峰被滾碾,使套圈表面呈現光亮外觀。在蠕動過程中滾碾經常發生,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,當套圈和支承面之間的過盈量不夠大時,則以微動磨蝕為主(見圖7)。

圖7 圓柱滾子軸承內圈整個內徑面上的微動磨蝕

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生蠕動,嚴重時導致橫向熱裂紋，最終引起套圈開裂(見圖9)。

圖8 圓錐滾子軸承內圈小端上的熱裂紋