滚动轴承的失效分析

1滚动轴承的失效分析2概述滚动轴承是重要的机械基础件之一，轴承的运行状况直接影响主机运行质量。现在使用者对轴承的质量、精度、使用寿命等要求越来越高，对轴承的选型、安装、使用及维护和保养也越来越重视。通过轴承失效分析，可以直观地发现轴承损坏的因素，便于查找引起轴承失效的根本原因。3失效分析的方法滚动轴承的失效原因比较复杂，涉及到多方面的专业知识，需要对轴承的结构特性、加工方法、各个零件的加工工艺及设备有一定的了解。现在所涉及的只是常见失效形式，根据轴承的结构特性，结合轴承的使用工况，通过对轴承的安装、配合及调整的分析，对运行速度、温升，受力分析，包括对轴承使用过程中维护、保养的分析等，归纳总结出轴承早期失效过程和失效原因（常规分析）。4轴承失效分析步骤（一）一.收集轴承使用数据—这是进行分析的重要依据，数据应尽可能全面。包括以下方面：概述轴承使用情况。（现场人员的叙述及记录）安装和拆卸轴承的方法。轴承所承受的负荷。（负荷的类型、极限）轴承工作时的转速。（恒定、变化、极限）轴承润滑情况。（方式、润滑剂类型）轴承工作时的温度。（恒定、变化）5轴承失效分析步骤（二）轴承与轴和轴承座的配合情况。（配合种类）轴承的旋转方式。（内、外圈旋转，变向）轴承的密封情况。（采用的密封方式）可能产生的的振动源周围的的灰尘和温度可能通过轴承的电流可能产生的水和其他流体污染源6轴承失效分析步骤（三）二.拆卸前的观察工作环境及污染情况。（周围的环境条件，是否有异物进入轴承）润滑剂流失的情况。（检查润滑系统）轴承损坏的过程。（首次出现异常的时间和现象，如噪音、温升、振动）7轴承失效分析步骤（四）三.拆卸中的观察润滑情况。（对润滑剂取样观察、化验是否洁净有无其他杂物）轴承轴向紧固零件的松紧程度。（对角接触轴承、圆锥滚子轴承和内径带锥度的轴承要特别重要，因为直接影响轴承的游隙变化）检查与轴承配合零件的精度。（轴与壳体的形位公差、轴的对中状况）8轴承失效分析步骤（五）四.拆卸后的观察外观检查。（所有轴承零件的表面情况和损坏件的失效特征）精度检测。（尺寸、旋转精度及表面粗糙度的变化）金相分析。（取样化验材料质量和热处理质量）9轴承失效分析步骤（六）五.提出失效分析报告标题—所分析的项目概述—轴承使用的基本情况分析过程—轴承零件的失效形式结论—轴承失效的原因建议—轴承使用方面及轴承设计和制造方面的改进意见10单一失效形式的多种因素一种失效的形式，往往有多种可能导致的因素。如：发热1.润滑不良2.游隙小3.转速过高4.干涉5.配合不当6.不对中必须根据现场的情况，对设备及轴承进行观察，然后作出判断。11擦伤—金属表面因滑动摩擦而产生的表面金属迁移现象。12擦伤形态特征—在零件相互接触的表面上，沿滑动方向产生的机械摩擦损伤，有一定长度和深度。产生原因—轴向预紧力过大或轴承游隙过小，润滑不良或密封不良。13划伤—硬性颗粒及硬物棱角在轴承表面滑动而产生的表面线状机械性损伤。有关该主题的详细内容支持信息和示例该主题与听众的联系14划伤形貌特征—呈线状、光亮、无方向性，有手感产生原因—粗鲁作业，润滑剂含杂质，密封不良。15点蚀—金属表面呈分散或群集状的细小坑点。有关该主题的详细内容支持信息和示例该主题与听众的联系16点蚀形貌特征——产生于滚动接触面上，呈黑色针孔状凹坑，有一定深度，个别存在或密集分布。产生原因——润滑不良时，在滚动接触应力的循环作用下，金属亚表层夹杂物或炭化物形成应力集中，进而产生微观裂纹，并逐渐发展成凹坑状的微小剥离。润滑剂含杂质，密封不良.17磨耗——零件在摩擦作用下,金属表面材料被去除的现象。18磨耗形貌特征——产生于滚动接触面上或引导面上，呈磨合状的浅沟槽，表面光亮。随着滚动接触表面的磨耗发展，轴承游隙增大。产生原因——细微颗粒物进入轴承或润滑不良，在滑动摩擦的作用下，零件接触处金属表面材料被磨掉。19电蚀——电流通过轴承时，击穿油膜，产生高温，使金属表面局部熔融形成不规则凹坑或沟蚀。20电蚀形貌特征——电蚀凹坑呈斑点状，有金属熔融现象，深处蓝黑色，呈火山喷口状；轴承运行中形成的电蚀沟蚀呈洗衣板状。产生原因——电流通过轴承（电击伤）。21滚动体卡伤——轴承运行过程中，滚动体在异物或其他零件的作用下自转或公转受阻时，产生的磨损、裂损。22滚动体卡伤形态特征——滚动体的工作表面与其他零件干涉所出现的磨损痕迹产生原因——游隙过大或有异物进入轴承使滚动体运转卡阻。23裂损——材料破坏性损伤。24裂损形貌特征——裂损按损伤程度分为裂纹和缺损。裂纹——呈线状，无方向性，有一定长度和深度。缺损——零件有局部掉块。产生原因——由其他损伤诱发，如：轴承承受非正常冲击力，材料缺陷或材料疲劳，零件局部温升等。25腐蚀和锈蚀——金属表面与周围环境介质发生化学反应产生的表面损伤现象。26腐蚀和锈蚀形貌特征——腐蚀按不同程度分为色斑、蚀刻和蚀坑。色斑——呈点状或条状，颜色呈浅灰色或红褐色，无深度。蚀刻——呈点状、条状或片状，颜色呈灰黑色，稍有手感。蚀坑——呈点状、条状或片状，颜色呈红褐色或黑色，手感明显。产生原因——密封不良，造成轴承中进入潮湿的空气或水、酸、碱类物质。27热变色——由于温升造成金属表面产生氧化的现象。28热变色形态特征——零件受热部位呈现淡黄色、黄色、橙色、棕红色、紫兰色、蓝黑色。产生原因——润滑不良、润滑剂老化，安装配合不当，游隙小。29烧附——金属表面的热熔性材料粘着现象。30烧附形貌特征——在零件相互接触的表面上，金属表面粘附有被迁移的熔融性材料。产生原因——预紧力过大、轴承游隙过小，润滑不良，轴承高速运转产生温升，使滚动体受热膨胀后接触表面摩擦产生的急剧温升形成。31磕碰伤——轴承零件之间或与其他硬物之间相互碰撞产生的零件表面机械性损伤。32磕碰伤形貌特征——呈半圆形或针叶形等形状规则的凹陷，边缘突起，手感明显。一般在严重的磕碰伤附近及其尖角处有微裂纹。产生原因——粗鲁作业使轴承外表面受到按一定角度施加的强力冲撞、敲击产生的凹陷痕迹。33压痕——在强大挤压力作用下，金属表面产生的塑性凹陷。34压痕形貌特征——凹陷形状与挤压体的形状吻合，有深度，边沿材料凸起光滑。产生原因——在过载冲击力或过载压力的作用下，滚道面受滚动体挤压而产生的凹陷痕迹。轴承受到振动、颠簸，滚动体与滚道发生碰撞形成。35配合面拉伤——轴承材料装配表面受到极大的摩擦力时产生的机械性损伤。36配合面拉伤形貌特征——伤痕与摩擦力方向一致，严重时有金属表面材料位移或表面附着物。产生原因——轴承安装或退卸时，装配倒角过渡不圆滑，过盈量大；可分离套圈在轴承合套时偏斜，滚道与滚子摩擦产生的机械性损伤。37辗皮——金属表面由于疲劳而发生的极薄的金属起皮现象。38辗皮形态特征——产生于滚动面的极薄的起皮或脱落颗粒，强光下有光泽，手搓时有手感；辗皮后的零件表面失去原有光泽。产生原因——装配不当或润滑不良时，在滚动接触应力和滑动摩擦的作用下，滚动面产生的极浅的疲劳剥落。39剥离——金属表面在高接触应力的循环作用下产生的片状剥落现象。40剥离形貌特征——在滚动面有一定的面积和深度，表面呈凸凹不平的鳞状，边角锐利。产生原因——装配不当或润滑不良时，在过载应力的作用下产生的严重剥落。41偏载——轴承的内、外圈错位，只有一列滚动体受力或滚道的一侧受力。42偏载形貌特征——在滚动面偏一侧有剥落现象。向心球轴承剥落部位不在沟底而偏一侧。双列轴承只有一列滚道剥落。产生原因——装配不当或轴向力过大时造成。43发热（一）原因：1．轴承游隙小轴的尺寸超差，内径与轴过盈过大，内圈膨胀后使游隙减小。轴承座的内径尺寸超差，轴承外圈收缩后使游隙减小。2．润滑不良润滑剂加入的过多或过少。或加入的润滑剂错误。44发热（二）3．轴承对中不良由于两轴线不对中，造成轴承非正常运转。4．轴承负荷过大轴承承受的负荷超出极限负荷。5．轴承与相邻的其他零件发生干涉轴承与相邻的其他零件发生干涉产生摩擦45发热（三）6．安装轴承在安装时不到位或安装倾斜，使轴承非正常运转。7．承受非正常负荷向心轴承承受过大的轴向力，使轴承非正常运转。8．密封失效有异物进入轴承，轴承在运转时受卡阻。46剥落（一）现象：滚动面有材料剥离，呈现明显的凸凹形状原因：1．轴承在工作中承受的负荷过大。轴承在工作中承受的负荷超过极限负荷。2.安装不当。轴承在安装时不到位或安装倾斜，使轴承非正常运转。47剥落（二）3.轴或轴承箱的精度达不到要求。轴或轴承箱的精度达不到要求，造成与轴承接触不良（接触面少、过盈量超差、形位公差超差）。4。游隙过小游隙过小，滚动体运转卡阻，不能实现自转与公转。5．异物进入有异物进入轴承，轴承在运转时受卡阻。48剥落（三）6．偏载轴承所受到过大的轴向力，使轴承非正常运转（球轴承的滚动体不在沟底，球面滚轴承一列滚动体受力）。7．环境温度高异常高温造成轴承的硬度下降。49裂纹（一）现象：轴承零件出现断裂、掉块及裂纹。原因：1．轴承在工作中承受的负荷过大。轴承在工作中承受的负荷超过极限负荷。2.安装不当。轴承在安装时不到位时敲击力过大。50裂纹（二）3.轴的精度达不到要求。轴的尺寸过大，与轴承内径过盈量超差造成。4．轴承在工作中受到较大的冲击负荷。轴的精度达不到要求，尺寸超差与轴承内径的过盈过大造成。5。材料裂纹材质不合格存在裂纹。51裂纹（三）6．热处理裂纹轴承在热处理时出现的淬火裂纹。7．磨削裂纹轴承零件在机加工时由于增大磨削量而产生的烧伤。52保持架破损（一）现象：保持架破损、铆钉松动或断裂。原因：1．力矩负荷过大。轴承在工作中承受的负荷过大2．高速旋转或转速变动频繁。轴承在运转时转速过高，频繁变换旋转速度。53保持架破损（二）3.润滑不良。轴承在运转时因润滑不良，造成滚动体与保持架产生干涉。4．卡入异物。异物进入轴承造成滚动体与保持架产生干涉。5。振动大轴承在运转过程中振动大，滚动体与保持架发生碰撞，造成铆钉松动或断裂。54保持架破损（三）6．安装不当轴承在安装时位置倾斜，滚动体不在正常的轨迹上运行。7．异常温升轴承在运转时由于高温而使保持架（树脂）产生变形。8．外力在安装轴承时误操作敲击保持架。55擦伤卡伤（一）现象：表面粗糙，拌有微小材料迁移或溶融原因：1．润滑不良润滑剂的类型、填充量、填充方法不正确。2．异物进入有异物进入轴承，轴承零件在运转时受干涉造成。56擦伤卡伤（二）3．安装不当轴承在安装时不到位或安装倾斜，使轴承非正常运转。4．轴承的轴向负荷过大轴承承受的轴向负荷过大，滚动体端面与内、外圈的挡边接触，使挡边面断油，滚动体与挡边摩擦造成。5．滚动体滑动轴承在运转时润滑脂加入过多或预紧力不够，造成滚动体与滚道打滑。57锈蚀现象：轴承零件表面全部或局部生锈，与滚动体呈现等间距的状态。原因：1．保管不良2．包装破损3．防锈剂不足4．水分、酸溶液等侵入5．接用手接触轴承（夏天温度较高时在轴承表面留下汗渍）58磨损现象：轴承零件表面磨损，造成尺寸变化，并伴有磨伤、磨痕。原因：1．润滑剂的质量不好，混有异物。2．润滑不良。3.滚动体运行轨迹异常。59电蚀现象：滚动面有喷火口状凹坑，进一发展为波板状原因：有电流通过轴承内部，击穿油膜造成滚动面上出现此现象。60压痕、碰伤现象：卡入固体异物，或冲击造成的轴承零件表面出现凹坑及安装时的磕碰伤。原因：1．固体异物进入2．剥离物进入3．安装不当造成的撞击4.轴承的内圈与外组件、轴承的外圈与内组件圈在倾斜状态下安装。61蠕变现象：轴承安装表面与相配合的零件打滑，形成镜面或变色。原因：1．配合处过盈不足。2.异常温升。3.负荷过大62异响(一）现象：轴承在运转时出现不规律、尖锐的的声响原因：1．轴承游隙小轴的尺寸