22324轴承内圈滚道面开裂原因分析

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轴承２叭０年８期

Ｂｅａｒｉｎｇ２０１０，Ｎｏ．８

３９—４０２２３２４轴承内圈滚道面开裂原因分析

王学平，邓有云

（六安滚动轴承有限公司，安徽六安２３７１６１）

摘要：ＧＣｒｌ５钢制２２３２４内圈采用常规淬、回火热处理工艺后，经粗磨后滚道面局部发生开裂及翘皮现象。采用金相及热酸洗的方法对该现象进行了分析，结果表明，内圈滚道面上的开裂及翘皮现象是由于磨削裂纹引起的。通过调整磨削工艺，规范磨削操作，杜绝了磨削烧伤和裂纹。

关键词：滚动轴承；内圈；金相分析；磨削裂纹

中图分类号：ＴＨｌ３３．３３；ＴＧｌｌ５．２１文献标志码：Ｂ文章编号：１０００－３７６２（２０１０）０８—００３９—０２

１存在的问题２检验

某一２２３２４轴承内圈，系由ＧＣｒｌ５钢制造，采用常规淬、回火工艺进行热处理。在粗磨内圈滚道面后，经磁粉探伤发现滚道的两侧，尤其是靠近油沟处出现许多细小裂纹，个别套圈还出现了多道较深的、垂直于砂轮磨削方向的开裂及翘皮现象，其开裂形貌如图１所示。经线切割后，还出现整块材料从滚道面脱落现象。

图１裂纹形貌

收稿日期：２００９—１２—２８；修回日期：２０１０—０３—２６２．１金相检验

从出现开裂的轴承套圈上切取一块试样（将裂纹沿纵向解剖），制备成金相试样后，放置在光学显微镜下观察并按照ＪＢ／Ｔ１２５５—２００１标准进行评定，结果如下：

（１）滚道表面存在严重的二次淬火层和高温回火层，二次淬火层深度约０．２ｍｍ，高温回火层深度约１．０ｍｍ。金相组织见图２。

（２）裂纹起源于滚道表面的高温回火层，深度图２二次淬火层＋高温回火层金相组织

步地完善。

参考文献：

【１］梁波，葛世东，席颖佳．宇航固体润滑轴承技术［Ｊ］．轴承，２００１（５）：８—１２．

［２］刘继奎，高星．太阳帆板驱动机构固体润滑轴承的跑合技术实践［Ｊ］．控制工程，２００３（２）：１－５．

［３］郭青．二硫化钼固体润滑性能及其应用［Ｊ］．精密［４］

［５］

制造与自动化，２００７（３）：２６—２９．

叶军．卫星用固体润滑轴承的研究［Ｄ］．合肥：合

肥工业大学硕士论文，２００４．

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ｐｏｓｉｕｍＳｐｏｎｓｏｒｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄ

ＳｐａｃｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ．１９９０（４）：１８—２０．

（编辑：赵金库）

·４０·《轴承））２０１０．№．８

约２．５ｍｍ，其形貌见图１和图３‘１１。

（３）裂纹两侧未发现有脱贫碳现象（图３）。

（４）内圈的淬回火马氏体组织为４级，符合标准要求。

图３裂纹两侧无脱碳

２．２热酸洗检验

将线切割过程中表面发生脱落的试样按照ＪＢ／Ｔ１２５５—２００１标准附录ｃ进行热酸洗，结果发现：两侧滚道面均有裂纹，裂纹的形状多为网状，也有垂直于磨削方向的直线裂纹，见图４。

图４热酸洗后滚道面裂纹形貌

３结果分析

在热处理过程中，内圈滚道面往往会因为较深的车刀痕、热处理组织过热或因返修致使表面严重脱碳而产生裂纹【２Ｊ。在磨削过程中，也会因为磨削热而产生磨削裂纹。磨削热与砂轮磨削力和磨削速度成正比。由于磨削力和磨削速度很大，因此，磨削热会很大，瞬间温度可达８００—１５００ｃｃ。在磨削过程中，如果散热措施不好，很容易造成工件表面烧伤，而ＧＣｒｌ５轴承钢是导热性较差的材料，操作不当很容易烧伤。此外，工件表面高温也容易造成工件表面发生二次淬火，产生较大的应力而引起裂纹［３】。热处理裂纹的特点是裂纹一般较深且细，裂纹两侧没有脱碳；而磨削裂纹一般较浅，裂纹两侧无脱碳，烧伤层金相组织会因二次淬火及高温回火而发生明显的变化。

根据受检内圈金相组织和裂纹形貌初步判断如下：（１）裂纹两侧无脱碳，裂纹产生于热处理或磨削工序；（２）滚道表面存在严重的二次淬火和高温回火层，酸洗后裂纹分布呈网状或与磨削方向垂直，而淬火马氏体在合格范围内，因此，内圈滚道面上的裂纹是磨削裂纹。内圈一侧滚道面上的裂纹较深，说明该侧滚道面在磨削过程中所承受的磨削应力和热应力均较大，因而造成金属脱落的面积及厚度也较大。

由以上分析可以确定，送检的２２３２４轴承内圈滚道面裂纹为磨削裂纹，其是造成滚道面开裂及翘皮的主要原因。

４预防措施

为避免磨削裂纹的产生就要减少磨削热的产生和加速热量的散发。可以采取的预防措施有：（１）选择恰当的切削液，进行充分而均匀的冷却。（２）选择合适的砂轮。在磨料确定的前提下，可选用硬度较低、组织号大的砂轮并及时修整，因为大气孔砂轮自锐性好，散热性佳，可有效避免烧伤和磨削裂纹。（３）合理选择磨削进给量旧Ｊ，减小进刀量，提高工件圆周速度也可降低磨削温度，减少烧伤，从而避免磨削裂纹。

因此，采取的措施是：（１）精心调整设备，杜绝大进给量磨削，采用均匀进给，小火花磨削，２ｓ无火花光磨加缓慢退刀的操作规程。（２）确保冷却液对试件进行充分而均匀的冷却。（３）选用硬度级别为Ｊ，组织号为６的橡胶砂轮。

通过采取上述措施后，再未出现类似的滚道面磨削开裂及翘皮现象。

参考文献：

［１］雷建中．轴承钢纯洁度对轴承疲劳寿命的影响［Ｃ］．轴承用材料“十五”发展战略研讨会论文集，２００３．［２］技工学校机械类通用教材编审委员会．热处理工艺学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８０．

［３］轴承行业教材编审委员会．轴承磨工工艺学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８６．

（编辑：赵金库）