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軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2022-10-17 14:54

引言

 

軸承是承受載荷、傳遞運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵機(jī)器零件。現(xiàn)代設(shè)備制造業(yè)不斷增加功率密度帶來(lái)的挑戰(zhàn),對(duì)軸承的承載能力和可靠性提出了更高的要求。

 

現(xiàn)今,軸承滾動(dòng)接觸疲勞造成的軸承失效一般很少發(fā)生,并且滾動(dòng)軸承最終實(shí)現(xiàn)的使用壽命通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出計(jì)算的額定壽命。然而,在特定應(yīng)用中的軸承會(huì)過(guò)早失效,其使用壽命只占計(jì)算的額定壽命的5%至10%。軸承過(guò)早失效發(fā)生的時(shí)間間隔通常很短,即與正常滾動(dòng)接觸疲勞相比,其呈現(xiàn)高斜率威布爾分布 (圖1)。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖1 威布爾軸承失效分布,紅色斜線:典型的早期失效情況;藍(lán)色斜線:正常接觸疲勞測(cè)試的斜率

 

許多早期失效的軸承都有一個(gè)典型的特征——出現(xiàn)帶“白蝕形貌”的大面積表面下裂紋網(wǎng)絡(luò)的存在,這通常被稱為白蝕裂紋(WEC)(圖2)。這種裂紋通常會(huì)擴(kuò)散至表面,導(dǎo)致滾道剝落,該現(xiàn)象常見(jiàn)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)、交流發(fā)電機(jī)與周邊輔助設(shè)備、造紙廠和船舶推進(jìn)系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域的返回產(chǎn)品中。一些典型的例子如圖3所示。15年來(lái),業(yè)內(nèi)對(duì)這種失效的根本原因進(jìn)行了廣泛的討論,基于從不同角度進(jìn)行的檢查提出了各種假設(shè)。對(duì)各種假設(shè)進(jìn)行的綜合評(píng)估和分析列在中。過(guò)去數(shù)十年,人們從不同的角度研究軸承過(guò)早失效的問(wèn)題,因此對(duì)該問(wèn)題的特定方面有了更多的了解。然而,在軸承失效分析方面,主要參與者依然對(duì)根本原因和失效機(jī)制缺乏共識(shí)。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖2 典型的大范圍白蝕裂紋網(wǎng)絡(luò);大型球面滾子軸承。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖3: 來(lái)自以下應(yīng)用領(lǐng)域的幾個(gè)軸承過(guò)早失效的典型實(shí)例(a)造紙機(jī)、(b)壓縮機(jī)、(c)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的低速段和(d)風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的高速段。

 

過(guò)去四年間(本文發(fā)表于2018年),SKF更深入地調(diào)查和研究白蝕裂紋現(xiàn)象,旨在理清白蝕裂紋在軸承滾動(dòng)接觸疲勞和加速疲勞(軸承過(guò)早剝落)過(guò)程中發(fā)揮的作用。雖然材料科學(xué)界仍在討論這個(gè)問(wèn)題,但SKF的研究發(fā)現(xiàn)表明:白蝕裂紋發(fā)生在失效鏈的末端,是過(guò)早失效軸承的裂紋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的自然結(jié)果。SKF認(rèn)為,白蝕裂紋是疲勞失效的一種征兆,而非根源。本文闡述了SKF專家對(duì)過(guò)早失效和白蝕裂紋的多數(shù)共識(shí)看法。此外,還提出了白蝕裂紋的定義,討論了其成因,并提出了導(dǎo)致白蝕裂紋的所有失效原因機(jī)制。

 

白蝕裂紋的定義

 

白蝕裂紋是軸承鋼的微觀結(jié)構(gòu)中的裂紋,它們被白蝕區(qū)所點(diǎn)綴。白蝕是指拋光和浸蝕鋼樣時(shí)發(fā)現(xiàn)其微觀結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生改變,呈現(xiàn)白色外觀。受影響的區(qū)域由超細(xì)的納米重結(jié)晶無(wú)碳化物鐵素體或具有非常細(xì)微的碳化物顆粒分布的鐵素體組成。

 

白蝕區(qū)是由裂紋面在重復(fù)滾動(dòng)中因摩擦造成的無(wú)定形化而形成的。由于這些區(qū)域?qū)Ωg反應(yīng)不敏感,因此在光學(xué)顯微鏡下呈現(xiàn)白色。裂紋周圍的白蝕區(qū)比附近未受影響的微觀結(jié)構(gòu)硬10%到50%。

 

形成原因

 

3.1滾動(dòng)接觸疲勞中的白蝕裂紋

眾所周知,小型、重載的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)軸承在失效(非常高的循環(huán)疲勞)之前會(huì)經(jīng)歷幾個(gè)疲勞階段。

 

第一階段是振動(dòng)硬化階段,會(huì)導(dǎo)致微塑性變形、加工硬化,并最終積累殘余應(yīng)力。在振動(dòng)硬化狀態(tài),軸承表面也可能發(fā)生一些微塑性變形,變形部位的粗糙表面會(huì)變平。

 

在振動(dòng)硬化后,開(kāi)始進(jìn)入影響軸承壽命的主要環(huán)節(jié),其特征是微觀結(jié)構(gòu)逐漸改變。在此階段,碳化物分布由于微塑性變形而發(fā)生變化。此外,殘余的奧氏體也可能逐漸減少,所有微觀結(jié)構(gòu)變化都伴隨著殘余應(yīng)力的積累。

 

在軸承滾動(dòng)接觸疲勞的末期階段,發(fā)現(xiàn)有暗蝕區(qū)(DER)且伴有白蝕、低角度帶(LAB)和高角度帶(HAB)(圖4左)。雖然高角度帶和低角度帶也都是白蝕,但相比軸承早期失效中形成的不規(guī)則白蝕裂紋,它們有不同的外觀。由此可以得出結(jié)論:不規(guī)則白蝕裂紋的形成不是滾動(dòng)接觸疲勞一部分。不過(guò),這些白蝕區(qū)的微觀結(jié)構(gòu)在晶體結(jié)構(gòu)上與過(guò)早失效中觀察到的白蝕區(qū)并無(wú)很大區(qū)別。

 

對(duì)于大中型軸承來(lái)說(shuō),上面列出的影響出現(xiàn)的方式,并不一定與小型重載軸承相同。與其他機(jī)械部件一樣,這些軸承典型的失效原因在于其最薄弱的環(huán)節(jié)受損(例如,夾雜物和孔隙等材料結(jié)構(gòu)中預(yù)先存在的缺陷)。如ISO/TR 1281-2:2008所述,當(dāng)軸承的平均直徑大于100毫米時(shí),其疲勞極限會(huì)下降。此外,若比較接觸應(yīng)力對(duì)較小軸承和較大軸承的影響,受影響的應(yīng)力體積在較大軸承中會(huì)增加,正如薄弱環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的負(fù)面影響。其中一個(gè)例子是夾雜物,它們?cè)谒休S承鋼中天然存在。另外一個(gè)發(fā)揮作用的因素是接觸應(yīng)力本身;在圖4中給出的例子中,在低角度帶和高角度帶產(chǎn)生的地方,接觸應(yīng)力相對(duì)較高 (>3.2 GPa)。在許多大中型軸承中,施加的接觸應(yīng)力遠(yuǎn)低于3GPa,這意味著疲勞載荷處于另一種狀態(tài),這導(dǎo)致全局損傷較少,更多的是非金屬夾雜物附近的局部損傷。

 

早在20世紀(jì)60年代,就有報(bào)告指出,在滾動(dòng)接觸疲勞軸承中有出現(xiàn)白蝕裂紋和暗蝕圖案。到了80年代,SKF內(nèi)部也報(bào)告了這一點(diǎn)。對(duì)于過(guò)早失效的大中型軸承的后期研究(通過(guò)高加速壽命測(cè)試或標(biāo)準(zhǔn)耐久測(cè)試)已經(jīng)證實(shí),大范圍的不規(guī)則白蝕裂紋網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是軸承滾動(dòng)接觸疲勞的自然附帶產(chǎn)生的結(jié)果(圖4右)。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖4:左:深溝球軸承中的暗蝕區(qū)、低角度帶和高角度帶;右:大型圓錐滾子軸承耐久測(cè)試中出現(xiàn)的白蝕裂紋。

 

3.2加速疲勞中的白蝕裂紋(過(guò)早剝落)

可以通過(guò)在剝落開(kāi)始之前發(fā)生不同事件所需的時(shí)間,來(lái)區(qū)分過(guò)早剝落(行業(yè)里通常被解釋為白蝕裂紋失效)和正常的滾動(dòng)接觸疲勞(圖5)。此外,與耐久性測(cè)試或正常滾動(dòng)接觸疲勞相比,軸承失效分析顯示:過(guò)早失效通常和幾個(gè)位置/區(qū)域的裂紋起始點(diǎn)有關(guān)。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖5 引起白蝕裂紋發(fā)展的簡(jiǎn)化事件鏈。

 

軸承鋼出現(xiàn)裂紋的原因可能不同,在環(huán)境原因造成應(yīng)力較高或強(qiáng)度降低的情況下,裂紋會(huì)加速發(fā)展(圖6)。軸承所受的應(yīng)力可能高于預(yù)期。這種情況的例子如下:

 

Ø意想不到的動(dòng)態(tài)的或溫度的影響可能引起短期重載,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形的大預(yù)緊力、邊緣載荷等。

 

Ø軸承材料中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力(例如,由形狀偏差、不對(duì)中或其他因素引起)會(huì)增加材料中的應(yīng)力。

 

Ø惡劣的摩擦學(xué)接觸條件(例如油膜厚度太薄和/或滑動(dòng)條件),加上特定的潤(rùn)滑劑,也可能導(dǎo)致滾道上的應(yīng)力增加。

 

一些可能產(chǎn)生氫的環(huán)境因素會(huì)對(duì)軸承的材料強(qiáng)度造成不利影響。這些可能包括:水污染、腐蝕和雜散電流。在這些情況下,正常載荷條件就可能導(dǎo)致過(guò)早失效。

 

SKF通過(guò)專門的軸承測(cè)試,驗(yàn)證了加速疲勞的成因,它們都與應(yīng)力較高和材料強(qiáng)度較低有關(guān)。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖6 滾動(dòng)軸承中白蝕裂紋的出現(xiàn)(簡(jiǎn)化)。

 

一旦裂紋形核(有時(shí)伴隨著暗蝕區(qū)的出現(xiàn)),裂紋面[18-22]上的摩擦過(guò)程會(huì)導(dǎo)致材料從裂紋的一側(cè)轉(zhuǎn)移到另一側(cè)。這將導(dǎo)致曲折裂紋的出現(xiàn),并在裂紋的接收側(cè)積累白蝕顯微組織。

 

白蝕區(qū)的發(fā)展也取決于次表面裂紋的走向,這可能與起作用的內(nèi)力和形變模式有關(guān)。這就是為什么在水平方向的裂紋(平行于滾道)中白蝕區(qū)更加常見(jiàn),而垂直方向的裂紋部分常常較少出現(xiàn)白蝕區(qū)跡象(圖7)。另外,白蝕區(qū)的產(chǎn)生還取決于裂紋面之間的間隙和應(yīng)力循環(huán)的數(shù)量,以及材料中的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖7 SKF內(nèi)部測(cè)試軸承(滲氫軸承測(cè)試)的表面下裂紋中的白蝕圖案。

 

3.3由于應(yīng)力增加導(dǎo)致白蝕裂紋出現(xiàn)的例子

圖8、9和10顯示了與應(yīng)力相關(guān)的白蝕裂紋開(kāi)始出現(xiàn)的兩個(gè)例子。圖8和圖9所示的結(jié)果是與某個(gè)軸承測(cè)試臺(tái)有關(guān),它被設(shè)計(jì)成通過(guò)波紋人為地將結(jié)構(gòu)應(yīng)力或結(jié)構(gòu)變形引入軸承座,從而讓軸承內(nèi)圈出現(xiàn)局部拉伸應(yīng)力。該測(cè)試采用某圓柱滾子軸承,其內(nèi)圈(內(nèi)徑為220毫米)以正常配合安裝在五葉波紋套管上,該套管以過(guò)盈配合安裝在軸上。通過(guò)硬車制成的波紋套管,將在內(nèi)圈的軌道表面附近產(chǎn)生五個(gè)拉伸應(yīng)力約為205MPa的區(qū)域。測(cè)試軸承是一種改進(jìn)的雙列圓柱滾子軸承,在內(nèi)圈的中心部分配備有一排8個(gè)滾子,而不是兩排24個(gè)滾子,以適應(yīng)測(cè)試臺(tái)的測(cè)試能力,從而實(shí)現(xiàn)所需的接觸應(yīng)力(圖8)。軸承材料為SAE 52100(100Cr6)鋼,軸承的金相組織為回火馬氏體,且殘余奧氏體含量多達(dá)7%(體積分?jǐn)?shù)),硬度為62 HRC。

 

這些軸承在最大赫茲接觸壓力1.8 GPa、kappa值約為2的條件下進(jìn)行了測(cè)試。軸承測(cè)試直至失效為止。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖8 過(guò)早失效的軸承,內(nèi)圈滾道有軸向裂紋。

 

一個(gè)軸承在五葉波紋套管上經(jīng)過(guò)1150小時(shí)(對(duì)應(yīng)于6.35×108個(gè)應(yīng)力循環(huán))后失效,滾道上出現(xiàn)一個(gè)可見(jiàn)的軸向裂紋。第二個(gè)軸承在1570小時(shí)(對(duì)應(yīng)于8.67×108個(gè)應(yīng)力循環(huán))后失效,出現(xiàn)兩個(gè)可見(jiàn)的軸向裂紋。軸向裂紋的位置在圓周方向上與其中一個(gè)波峰處重合,波峰處存在拉伸應(yīng)力區(qū)。

 

應(yīng)該注意的是,先前已在相同的條件下使用標(biāo)準(zhǔn)軸配合(沒(méi)有人為引入的波紋)測(cè)試了四個(gè)同樣的軸承,測(cè)試大約進(jìn)行了2,200小時(shí)(對(duì)應(yīng)于1.21×109次應(yīng)力循環(huán))后暫停,在此之前這四個(gè)軸承沒(méi)有一個(gè)失效。在后期分析過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)表面裂紋和次表面白蝕裂紋。

 

后期分析包括使用超聲波測(cè)試(UST)和滲透法測(cè)試的無(wú)損檢測(cè)(NDT)、套圈圓度測(cè)量、斷口分析和顯微鏡下金相檢查。

 

如圖9所示,在打開(kāi)裂紋的樣品上制備橫截面。在腐蝕后可以觀察到,主裂紋的一部分在光學(xué)顯微鏡下顯現(xiàn)白色,而在表面下方約500微米深度處裂紋分叉。分叉裂紋也是沿著與滾道平行的方向擴(kuò)散的白蝕裂紋,與主裂紋相距約400微米。分叉裂紋的放大圖(圖9b、c和d)證實(shí)了裂紋相互連接、在表面下形成網(wǎng)狀白蝕裂紋的理論。在與波紋套管軸波峰處相對(duì)應(yīng)的另外兩個(gè)圓周位置,也制備橫截面。雖然在表面上沒(méi)有觀察到表面裂紋,但在這些區(qū)域的表面下發(fā)現(xiàn)多個(gè)白蝕裂紋,這些區(qū)域在測(cè)試期間存在由波紋引起的拉伸應(yīng)力。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖9 在光鏡下顯示的軸向裂紋的平行截面的白蝕裂紋,以及三個(gè)指示區(qū)域的放大圖像。主裂紋的一部分和分叉裂紋伴隨有白蝕區(qū)。(b)、(c)和(d)中的照片分別是(a)中由數(shù)字1-3表示的放大區(qū)域。

 

圖10所示是23024球面滾子軸承在短期重載測(cè)試下的結(jié)果。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖10:由短期重載引起的23024軸承外圈中的表面下大范圍白蝕裂紋網(wǎng)絡(luò)。

 

在短期重載期間,軸承在良好的潤(rùn)滑條件下(kappa約為3.5)承受3GPa以上的接觸應(yīng)力達(dá)15分鐘左右。

 

將已經(jīng)承受短期重載的軸承安裝在徑向測(cè)試臺(tái)上。然后,在接觸應(yīng)力1.7GPa和Kappa值約為2的潤(rùn)滑條件下測(cè)試。在該條件下,軸承在大約3.3×107次循環(huán)后停止承重或者在此之前失效。圖10顯示了外圈的周向切開(kāi)和進(jìn)行金相腐蝕的結(jié)果。由于外圈承載區(qū)剝落,相關(guān)軸承在1.9×107次循環(huán)后失效。

 

3.4由于材料強(qiáng)度較低而產(chǎn)生白蝕裂紋的例子

圖7已給出了滲氫軸承的表面下白蝕裂紋的例子。對(duì)滲氫和非滲氫的角接觸球軸承以及深溝球軸承的詳細(xì)事后分析可參見(jiàn)文獻(xiàn)22。

 

3.5在摩擦與潤(rùn)滑劑共同影響下產(chǎn)生白蝕裂紋的例子

在使用FE8測(cè)試臺(tái)進(jìn)行潤(rùn)滑油評(píng)估測(cè)試時(shí),發(fā)現(xiàn)失效的81212圓柱滾子推力軸承中有白蝕裂紋[23]。迄今為止,在混合摩擦和高的運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)(不代表徑向滾子軸承)混合測(cè)試條件下未得到結(jié)論性的結(jié)果。到目前為止,F(xiàn)E8測(cè)試中的白蝕裂紋主要是由來(lái)自表面的疲勞(其中,潤(rùn)滑劑也起到重要作用)造成的,還是由于氫進(jìn)入,亦或是二者共同的結(jié)果,無(wú)法給出最終結(jié)論。

 

軸承白蝕裂紋(WEC)失效分析

 

圖11 81212軸承滾子的典型失效外觀(左)和墊圈內(nèi)出現(xiàn)的白蝕裂紋(滾道下84um處的橫截面)(右)

 

使用鋼對(duì)鋼測(cè)試系統(tǒng)對(duì)81212圓柱滾子推力軸承進(jìn)行了軸承測(cè)試。軸承材料為SAE 52100標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼,馬氏體硬化,殘余奧氏體含量小于3%,硬度約為60HRC。這些軸承在中等載荷(最大接觸應(yīng)力約1.9GPa)和不充分潤(rùn)滑條件下進(jìn)行了測(cè)試(kappa約為0.3)。

 

測(cè)試采用了不同的潤(rùn)滑油和混合油。典型失效外觀如圖11所示。

 

盡管此處沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明,但在所有測(cè)試中,主要是滾子失效,很少有墊圈失效。測(cè)試一直持續(xù)到失效(剝落)或最終停止。對(duì)于因剝落而失效和發(fā)現(xiàn)白蝕裂紋的軸承,假設(shè)在任何剝落發(fā)生之前,已經(jīng)產(chǎn)生點(diǎn)綴有白蝕的次表面裂紋。做出這一假設(shè),因?yàn)橛袝r(shí)在非剝落部件中也發(fā)現(xiàn)了次表面裂紋。詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱文獻(xiàn)15。

 

討論

 

上述研究發(fā)現(xiàn)解釋了為什么所有類型的工業(yè)、所有類型的軸承和所有類型的熱處理(整體淬硬和表面淬硬材料)中都能發(fā)現(xiàn)白蝕裂紋,這是因?yàn)榘孜g裂紋出現(xiàn)在失效鏈的末端,并且是過(guò)早失效的軸承中的裂紋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的自然結(jié)果。

 

要查明軸承過(guò)早失效的根本原因,其關(guān)鍵不僅在于研究白蝕裂紋,更要找出導(dǎo)致加速疲勞的相關(guān)弱化影響(與應(yīng)力較高或材料強(qiáng)度較低有關(guān))。

 

一般來(lái)說(shuō),任何機(jī)械部件的失效都是由于其最薄弱環(huán)節(jié)受損造成的。當(dāng)局部應(yīng)力超過(guò)局部強(qiáng)度時(shí),就會(huì)發(fā)生這種情況。過(guò)早失效是最薄弱的環(huán)節(jié)顯著弱化的結(jié)果。各種應(yīng)用中使用的滾動(dòng)軸承的可靠性符合最弱環(huán)節(jié)原則。弱點(diǎn)總是存在于材料內(nèi)或工作接觸面上。如果最弱的環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,那么軸承就會(huì)失效。當(dāng)潤(rùn)滑條件不佳或表面粗糙時(shí)(例如顆粒壓痕),最弱的環(huán)節(jié)就最有可能出現(xiàn)在表面上,那么表面損傷(例如表面疲勞或磨損)就會(huì)導(dǎo)致軸承失效。在良好潤(rùn)滑條件下,由于存在材料缺陷(例如,夾雜物和赫茲接觸導(dǎo)致的高剪切應(yīng)力、軸承失效由于材料預(yù)先存在的缺陷引起的裂紋萌生和擴(kuò)展),那么最薄弱的環(huán)節(jié)可能就在表面下。

 

對(duì)于滾動(dòng)軸承來(lái)說(shuō),最薄弱環(huán)節(jié)的強(qiáng)度可能與所謂“疲勞極限”的載荷或應(yīng)力極限有關(guān)。如果超過(guò)疲勞極限,那么軸承就會(huì)失效。當(dāng)疲勞極限顯著降低時(shí),換句話說(shuō),當(dāng)最薄弱環(huán)節(jié)的強(qiáng)度顯著降低時(shí),就會(huì)發(fā)生軸承過(guò)早失效。造成早期裂紋產(chǎn)生并加速裂紋擴(kuò)散,最終導(dǎo)致軸承過(guò)早失效的原因,是應(yīng)力較高或材料強(qiáng)度降低引起的弱化,而不是白蝕裂紋。在不存在弱化現(xiàn)象的情況下,軸承也可能會(huì)失效,這是正常滾動(dòng)接觸疲勞單點(diǎn)剝落的結(jié)果,很少或不會(huì)產(chǎn)生白蝕裂紋,這是因?yàn)楫?dāng)材料壽命結(jié)束時(shí),裂紋會(huì)迅速擴(kuò)展[7]。換句話說(shuō),沒(méi)有時(shí)間在裂紋系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行材料轉(zhuǎn)變。隨著弱化程度的增加,軸承可能會(huì)過(guò)早失效,表現(xiàn)為出現(xiàn)大范圍的白蝕裂紋,因?yàn)榱鸭y系統(tǒng)中的材料有時(shí)間在局部從暗蝕區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榘孜g區(qū)。隨著嚴(yán)重程度提高,可能會(huì)出現(xiàn)較小范圍的白蝕區(qū)點(diǎn)綴的軸向裂紋,甚至?xí)霈F(xiàn)沒(méi)有白蝕區(qū)點(diǎn)綴的斷裂,這是由于裂紋擴(kuò)展過(guò)快所致

 

建議

 

每個(gè)軸承的過(guò)早失效都是獨(dú)一無(wú)二的。再看圖6,可以看出,過(guò)早剝落的原因可能大相徑庭。不存在單一的根本原因,每個(gè)失效個(gè)案都需要根據(jù)相應(yīng)的運(yùn)行條件進(jìn)行檢查。

 

在將弱化驅(qū)動(dòng)因素分類為“應(yīng)力較高”和“材料強(qiáng)度較低”的基礎(chǔ)上,可以給出如表1所示的通用建議。該表分別列出了針對(duì)應(yīng)用本身的建議(軸承系統(tǒng)、設(shè)計(jì)過(guò)程)以及進(jìn)一步提高軸承堅(jiān)固性的可能性。哪個(gè)選項(xiàng)能夠最有效地防止過(guò)早失效,取決于具體的應(yīng)用環(huán)境。欲了解更多建議,請(qǐng)聯(lián)系SKF應(yīng)用工程服務(wù)部。

 

表1 避免過(guò)早剝落失效的建議

 

 

驅(qū)動(dòng)因素

軸承系統(tǒng)(設(shè)計(jì)過(guò)程)

軸承堅(jiān)固性

應(yīng)力較高

(例如:拉伸結(jié)構(gòu)應(yīng)力、短期重載、摩擦應(yīng)力)

*選擇正確的軸承

*軸承座的尺寸和幾何公差符合SKF建議

*有限的軸和軸承箱變形(由于負(fù)載和/或熱效應(yīng))

*正確的游隙/預(yù)緊力的設(shè)置

*在極端事件期間,驗(yàn)證動(dòng)態(tài)/峰值負(fù)載

*高的殘余壓應(yīng)力

*優(yōu)質(zhì)鋼材

*表面碳氮共滲

材料強(qiáng)度較低

(例如:腐蝕、電流、混合摩擦和滑動(dòng))

*限制潤(rùn)滑油中的水分

*限制靜止期間的溫度

*核實(shí)運(yùn)輸與安裝程序

*避免雜散電流

*限制振動(dòng)

*在所有工況下,都確保合適的軸承負(fù)載

*SKF發(fā)黑處理

*高強(qiáng)度不銹鋼

*INSOCOAT,混合軸承

(電流保護(hù))

 

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來(lái)源:熱處理譯站

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