精密機(jī)床軸承磨損失效分析

時(shí)間：2013-04-19 11:14:58 來源：作者：

精密機(jī)床主軸承由GCr15鋼制造，經(jīng)860℃淬火后150℃回火，滾道處經(jīng)粗磨、精磨和研磨加工。使用僅2小時(shí)后，在滾道上出現(xiàn)灰白色的“白亮帶”，使軸承精度降低，機(jī)床精度下降，影響使用壽命。

滾道表面白亮帶用電鏡觀察，其上布滿大小不同的點(diǎn)剝落坑，坑底部有準(zhǔn)解理斷裂特征及被硬質(zhì)點(diǎn)擠壓而形成的塑性變形擠壓坑，這種分布密集的小坑在光線的照射下，發(fā)生漫散射，在宏觀上看起來呈灰白色。

分析結(jié)果說明白亮帶屬于接觸疲勞磨損失效。失效原因與接觸應(yīng)力及軸承的內(nèi)在質(zhì)量有關(guān)，接觸應(yīng)力越大，越易形成白亮帶。當(dāng)滾道表面的磨削變質(zhì)層越嚴(yán)重，則越易形成白亮帶。見圖1～圖5。

這種磨損失效有兩種可能：(1)軸承滾道內(nèi)在組織正常的情況下，發(fā)生剝落坑的主要原因是由外來的硬質(zhì)點(diǎn)夾在滾道內(nèi)，在滾動(dòng)時(shí)成為磨料磨損導(dǎo)致早期失效。(2)當(dāng)滾道內(nèi)壁發(fā)生磨削燒傷導(dǎo)致硬度下降時(shí)，其表面不耐磨而出現(xiàn)金屬磨損，隨后迅速擴(kuò)大而導(dǎo)致早期失效。

圖1 TEl 10000×

說明：剝落坑透射電鏡二次復(fù)型像。坑底部有短小的河流狀條紋。滾道與滾柱在工作過程中作用于滾道表面，接觸應(yīng)力較高，微裂紋以準(zhǔn)解理方法擴(kuò)展，造成點(diǎn)狀剝落。

圖2 TEl 10000×

說明：軸承工作時(shí)，滾道與滾柱之間由于存在硬質(zhì)點(diǎn)而引起磨料磨損現(xiàn)象，出現(xiàn)平行溝槽。圖中所示溝槽與剝落坑相連的形態(tài)，剝落坑底部有準(zhǔn)角斷理斷裂的河流花樣。

圖3 TEl 10000×

說明：右上方平行條紋為磨料磨損引起的溝糟。中間區(qū)由于硬質(zhì)顆粒磨料擠壓造成許多微裂紋，但還未發(fā)生剝落。

圖4 TEl 10000×

說明：滾道表面由于硬質(zhì)點(diǎn)作為磨料形成的呈長條狀的擠壓坑，沿同一方向排列。當(dāng)滾道表面微區(qū)某些部位硬度偏低，即磨削時(shí)形成的變質(zhì)層較嚴(yán)重時(shí)，經(jīng)硬質(zhì)點(diǎn)擠壓，易形成這種具有塑性變形特征的擠壓坑。估計(jì)在磨削過程中出現(xiàn)燒傷而導(dǎo)致硬度下降，致使容易產(chǎn)生擠壓坑。

圖5 TEl 10000×

說明：圖中右邊的平行條紋為磨損引起的溝槽，為磨料磨損特征。當(dāng)磨粒較鈍和滾道表面較軟時(shí)出現(xiàn)犁溝狀，即金屬向溝槽兩側(cè)隆起，圖中溝槽側(cè)面具有這一特征。圖中左上呈三角形帶棱角的為擠壓坑。這些特征說明這一區(qū)域表面較軟，有磨削變質(zhì)層存在。變質(zhì)層即磨削燒傷層，出現(xiàn)硬度下降、強(qiáng)度降低等缺陷。

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