轴承套圈表面的小孔腐蚀
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根据主机实际工作情 况, 新型中推发动机 主 轴轴承试验装置由主体部件、电主轴、试验润滑系 统、设备润滑系统、液压加载系统、电气系统、计算 机监控系统等组成。试验机工作原理如图 1所示。
试验轴承安装在试验主体上, 通过变频器、电主 轴以及电气测控系统, 模拟发动机主轴轴承的转速。 液压加载系统给被测轴承加载, 模拟发动机主轴轴
主体结构, 并通过试验验证了该试验机的可靠性。
关键词: 主轴轴承; 航空发动机; 试验机
中图分类号: TH 133. 33; TH 871
文 献标志码: B
文章编号: 1000- 3762( 2009) 08- 0040- 02
航空发动机主轴采用滚动轴承作为支承。随 着航空技术的不断发展, 航空 发动机主轴轴承 的 寿命、可靠性和技术性能要求越来越高, 工作条件 愈加苛刻, 承受高转速、高环境温度、大推力等, 轴 承失效已归纳为航空发动机的八 大故障之一, 直 接影响到航空发动机的使用可靠性。
在轴承生产过程中, 很多环节都有可能产生小 孔腐蚀, 特别是套圈车加工后的储存和周转环节。 有时套圈车削后, 没有马上进行热处理, 这时表面 的钝化膜比较脆弱易发生小孔腐蚀; 由于车制件是 毛坯零件, 常常不重视对其进行必要的表面防护, 提供良好的储存环境, 避免磕碰伤, 也导致了小孔 腐蚀的发生; 随着车制件储存时间的持续, 可能会 生成较深的腐蚀孔, 以致于磨加工都不能消除这些 小孔。
F e2+ + H2 O W F eOH + + H +
( 2)
使得孔内 H + 的浓度增高, 同时离子的电迁移过程
也增加了孔内阴离子的浓度。如果阴离子为 C l- ,
这就相当于随着腐蚀孔的发展, 不断向孔内添加 HC l溶液一样。
上述过程不断循环, 腐蚀坑不断加深, 形成小
孔腐蚀 (图 3)。
图 3 钢在含 C l- 溶液中的小孔腐蚀机理
收稿日期: 2008- 12- 15
条件, 容易达到试验目的和要求。 为对新研制开发的具有特殊性能的轴承进行
所需的性能 试验和寿命试验, 确 保航空主轴轴 承 的寿命和可 靠性, 给地面试车提 供必要的试验 数 据和依据。本文介绍了新型高速大推力航空主轴 轴承试验机的主体设计及试验情况。
1 试验机的组成
小孔腐蚀的形成必须具备 2 个条件: 金属 表 面钝化膜有局部破坏和金属表面有侵蚀性阴离子 (如 C l- )存在。因此要预防零件发生小孔腐蚀, 首先要保持零件 表面清洁 和避免 物理和 化学 损 伤, 特别注意要避免接触含盐 ( NaC l)或酸的溶液。
ISSN 1000- 3762 轴承 2009年 8期 CN 41- 1148 /TH Bear ing 2009, N o. 8
航空发动机主轴轴承模拟试验是在专用轴承试 验机上进行, 主要模拟航空发动机在不同工作状态 下的转速、载荷、润滑状态、工作环境温度和装配特 性。用专用轴承试验机进行的航空发动机主轴轴承 性能和寿命试验, 虽然忽略了某些因素的影响, 但取 得的试验数据仍可信、可靠。而且, 在专用轴承试验 机上获得的试验数据周期短, 便于改变试验参数和
收稿日期: 2009- 04- 13; 修回日期: 2009- 06- 22
图 2 小孔腐蚀
陈 薇等: 轴承套圈表面的小孔腐蚀
# 39#
伴生氢脆或应力腐蚀, 所以这是一种危害很大的 缺陷。
2 小孔腐蚀形成机理
正常情况下, 金属表面都有一层钝化膜, 保护
金属不发生氧化和腐蚀, 但由于金属表面存在化 学或物理性质的不均匀性, 例如较大的成分波动、
4 小孔腐蚀预防与处理
一般来说, 光滑、清洁和干燥的表面上不易发 生小孔腐蚀。轴 承零件发生腐蚀的原因有很多, 最常见的是潮湿 空气、海风海水、汗液的侵蚀, 防 锈油 (脂 )氧化变质, 以及工序间各种化学处理过 程 (如酸洗、酸印等 )未能及时中和并清洗干净等 等; 还有目前一些地区环境污染严重, 酸雨、酸 雾 频繁发生, 其中富含的硝酸、盐酸使得零件产生小 孔腐蚀的倾向大增 [ 3] 。
表 1 套圈材料 组织检查
级
各项指标 低倍 非金属夹杂物 显微组织 碳化物均匀性
套圈 1 套圈 2
A细 0. 5, B细 0. 5, <1
(球化退火 ) 2
D细 0. 5
A细 0. 5, B细 0. 5,
<1
(球化退火 ) 2
D细 0. 5
K网 < 1, K带 < 1 K网 < 1, K带 < 1
再将 2个套圈的另一半置于 10% 的 H C l水 溶液 ( pH = 5)中, 加热至 50 e (模拟南方夏日室 外温度 ), 保温 30 m in, 然后将试样用清水冲洗并 拭干, 样品表 面会呈 现一些 很小 的黑色 腐蚀点。 在腐蚀点位置切开样品, 从截面观察腐蚀点, 其形 态特征及坑底腐蚀产物与图 2和图 3一致。
定程度, 达 到形 成腐蚀 核的临 界值, 阳极开 始溶
解, 阳极电 流急 剧增大, 同时 在金属 表面形 成凹
坑。这是一个不可逆反应 [ 1] , 如下
F ev F e2+ + 2e
( 1)
又由于表面的凹陷阻滞了阴离子 ( C l- )和金
属阳离子的向外扩散, 凹坑内继 Fe的阳极溶解反
应之后, 又进行了 F e2 + 的水解反应 (可逆反应 ):
1 小孔腐蚀的特征
近期以来, 在轴承生产的各个环节, 常发现轴 承套圈表面出现单点或多点的准圆形或长圆形黑 点 状缺陷, 如图 1所示。特别是 单点缺陷, 经常会
内部尖深, 内部 的显微金相组织并无异常。进 一 步的微观分析可知, 这些缺陷实质是一种表面 局 部腐蚀 ) ) ) 小孔腐蚀。
小孔腐蚀外观为圆形或长圆形的黑 (深灰 )点, 最大直径一般不超过 0. 2 mm, 随机分布且较分散。
一旦零件表面形成小孔腐 蚀, 如果其尺寸允 许, 应采用适当的磨削量, 尽可能将腐蚀坑磨去, 不 留残余; 并 通过如喷淋防锈液等化学或电化学方 法, 重新建立表面钝化膜, 以防腐蚀再次 发生 [ 3] 。 但在生产中亦应注意, 由于小孔腐蚀深度较深, 直 径也较小, 往往去除不彻底, 导致孔底继续阳极反 应, 使小孔继续变深。因此, 除过锈的零件最好在 防锈液中浸泡一段时间, 以改善金属阳极电位, 恢 复金属表面钝化膜。
CHEN W e i1, KAN G N a i - zheng2
( 1. Jiangm enM ach ine ry & Equ ipm en t ( B ea ring) Co. , L td. , Jiangm en 529030, China; 2. H ang zhou Zhengy iT echnology D ev elopment Co. , L td. , H angzhou 311232, China)
非金属夹杂、异物粘附、机械损伤、氧化膜裂隙等
等, 使得表面钝化膜可能被破 坏。失去了钝化膜
的金属表面即处于活性溶解状态, 此时如果遇到
一定浓度的电解质溶液, 电解质溶液中的侵蚀性 阴离子 (如 C l- )会受活性的金属表面阳离子作用 而发生电迁移, 富集于金属阳极表面, 引起金属电
极的腐蚀电位升高; 当金属阳极腐蚀电位高到一
5 结束语
小孔腐蚀不仅影响轴承的精度和表面粗糙度, 而且还降低其使用寿命, 甚至导致报废, 因此应引 起人们的充分重视。特别是处于潮湿、炎热、近海 的气候环境, 更要避免小孔腐蚀这类问题的产生。 严格按照清洗防锈规程对加工过程中的轴承套圈 进行防锈处理, 使用的清洗液、防锈油 (液 )应满足 工艺技术规定的要求; 同时加快生产环节中的周转 速度, 防止各种磕碰伤。
性阴离子 ( 如 C l- ) 存在的条件下, 套圈表面极易发生小孔腐蚀。
关键词: 滚动轴承; 套圈; 小孔腐蚀
中图分类号: TH 133. 33; TG172
文献标志码: B
文章编号: 1000- 3762( 2009) 08- 0038- 03
P itting Corrosion on Surface of B earing R ings
40- 41
一种新型中推主轴轴承试验机
Hale Waihona Puke Baidu
李智刚 1, 唐平宣 2, 王 健1
( 1. 洛阳轴研科技股份有限公司, 河南 洛阳 471039; 2. 贵州航空发动机研究所, 贵州 平坝 561102)
摘要: 为模拟航空发动机大推力主轴轴承试验, 研制了一种新型主轴轴承试验机。阐述了试验 机的工作 原理和
比孔外的高一百万倍以上。
图 4 孔内溶液的 pH 值随孔深的变化
3 小孔腐蚀再现试验
取 2个 6205 轴承内圈车制件, 切割成两半,
一半用于检查, 一半用于小孔腐蚀再现试验。
依据 GB /T 18254- 2002, 分别取 2 个套圈 的
一半, 检查其低倍、非金 属夹杂物、显微组织和 碳
化物均匀性 (表 1), 均符合标准要求。
Abstrac t: Dur ing production, it is often found that the re are de fec ts on the su rface of bearing rings w ith the shape of round or long round and in b lack, but they aren. t found inside o fm ateria.l T hrough ex am in ing the de fects character istic and ana lyzing the ir m icro structure, it is found the defects are a k ind of surface pa rtia l corrosion( p itting co rrosion) . T he de fec t recurrence test is done, imme rs ing a qualified bear ing r ing into dilute hydroch lo ric ac id so lution. T he resu lt show s under adequate m o isture, temperature and co rrosive an ion ( such as C l- ) , the surface o f bear ing ring cou ld engender pitting corrosions. K ey word s: ro lling bear ing ; ring ; p itting corro sion
文献 [ 2 ] 示出了孔底阳极电流密度 I = 1 A / cm2时, 孔内的 pH 值随孔深度 x 的变化曲线, 如图 4 所示。从 图中 曲 线可 以 看 到, 若 在孔 外 ( x = 0处 ) pH = 10, 那么孔深 x = 0. 01 cm 处的 pH 值已剧降至 4以下, 亦即, 此时孔底的 H + 的浓度
将点状缺陷进行纵向解剖, 进行显微观察, 腐 蚀孔的截面形态 为腐蚀垂 直于表 面向纵 深发 展 (图 2)。经分析, 坑底物 质主要 是 FeC l2 # 4H2O 和 F e3O 4, 为腐蚀产物 [ 1] 。严重的小孔腐蚀还可能
图 1 轴承 套圈表面的局部腐蚀 ( 10 @ )
误认为是材料缺陷, 对套圈进行金相制样发现, 与 材料缺陷不 同的 是, 它 们都发 生在 套圈的 表面,
摘要: 针对套圈生产中表面经常发现的准圆形或长圆形黑点状缺陷进行宏观 检查和金相分析, 在材料内 部没有
检测到相应的组织缺陷, 确定这些缺陷为套圈表面的小孔腐蚀。介绍了小孔腐蚀的特 点及其形成 机理, 进一步
对小孔腐蚀缺陷进行了 再现试验, 发现与上述套圈表 面出现 的缺陷 一致。结果 表明: 在一定 温度、湿度和 侵蚀
ISSN 1000- 3762 轴承 2009年 8期 CN 41- 1148 /TH Bear ing 2009, N o. 8
38- 40
轴承套圈表面的小孔腐蚀
陈 薇1, 康乃正 2
( 1. 江门机械设备 (轴承 )有限公司, 广东 江 门 529030; 2. 杭州正一科技开发有限公司, 杭州 311232)
试验轴承安装在试验主体上, 通过变频器、电主 轴以及电气测控系统, 模拟发动机主轴轴承的转速。 液压加载系统给被测轴承加载, 模拟发动机主轴轴
主体结构, 并通过试验验证了该试验机的可靠性。
关键词: 主轴轴承; 航空发动机; 试验机
中图分类号: TH 133. 33; TH 871
文 献标志码: B
文章编号: 1000- 3762( 2009) 08- 0040- 02
航空发动机主轴采用滚动轴承作为支承。随 着航空技术的不断发展, 航空 发动机主轴轴承 的 寿命、可靠性和技术性能要求越来越高, 工作条件 愈加苛刻, 承受高转速、高环境温度、大推力等, 轴 承失效已归纳为航空发动机的八 大故障之一, 直 接影响到航空发动机的使用可靠性。
在轴承生产过程中, 很多环节都有可能产生小 孔腐蚀, 特别是套圈车加工后的储存和周转环节。 有时套圈车削后, 没有马上进行热处理, 这时表面 的钝化膜比较脆弱易发生小孔腐蚀; 由于车制件是 毛坯零件, 常常不重视对其进行必要的表面防护, 提供良好的储存环境, 避免磕碰伤, 也导致了小孔 腐蚀的发生; 随着车制件储存时间的持续, 可能会 生成较深的腐蚀孔, 以致于磨加工都不能消除这些 小孔。
F e2+ + H2 O W F eOH + + H +
( 2)
使得孔内 H + 的浓度增高, 同时离子的电迁移过程
也增加了孔内阴离子的浓度。如果阴离子为 C l- ,
这就相当于随着腐蚀孔的发展, 不断向孔内添加 HC l溶液一样。
上述过程不断循环, 腐蚀坑不断加深, 形成小
孔腐蚀 (图 3)。
图 3 钢在含 C l- 溶液中的小孔腐蚀机理
收稿日期: 2008- 12- 15
条件, 容易达到试验目的和要求。 为对新研制开发的具有特殊性能的轴承进行
所需的性能 试验和寿命试验, 确 保航空主轴轴 承 的寿命和可 靠性, 给地面试车提 供必要的试验 数 据和依据。本文介绍了新型高速大推力航空主轴 轴承试验机的主体设计及试验情况。
1 试验机的组成
小孔腐蚀的形成必须具备 2 个条件: 金属 表 面钝化膜有局部破坏和金属表面有侵蚀性阴离子 (如 C l- )存在。因此要预防零件发生小孔腐蚀, 首先要保持零件 表面清洁 和避免 物理和 化学 损 伤, 特别注意要避免接触含盐 ( NaC l)或酸的溶液。
ISSN 1000- 3762 轴承 2009年 8期 CN 41- 1148 /TH Bear ing 2009, N o. 8
航空发动机主轴轴承模拟试验是在专用轴承试 验机上进行, 主要模拟航空发动机在不同工作状态 下的转速、载荷、润滑状态、工作环境温度和装配特 性。用专用轴承试验机进行的航空发动机主轴轴承 性能和寿命试验, 虽然忽略了某些因素的影响, 但取 得的试验数据仍可信、可靠。而且, 在专用轴承试验 机上获得的试验数据周期短, 便于改变试验参数和
收稿日期: 2009- 04- 13; 修回日期: 2009- 06- 22
图 2 小孔腐蚀
陈 薇等: 轴承套圈表面的小孔腐蚀
# 39#
伴生氢脆或应力腐蚀, 所以这是一种危害很大的 缺陷。
2 小孔腐蚀形成机理
正常情况下, 金属表面都有一层钝化膜, 保护
金属不发生氧化和腐蚀, 但由于金属表面存在化 学或物理性质的不均匀性, 例如较大的成分波动、
4 小孔腐蚀预防与处理
一般来说, 光滑、清洁和干燥的表面上不易发 生小孔腐蚀。轴 承零件发生腐蚀的原因有很多, 最常见的是潮湿 空气、海风海水、汗液的侵蚀, 防 锈油 (脂 )氧化变质, 以及工序间各种化学处理过 程 (如酸洗、酸印等 )未能及时中和并清洗干净等 等; 还有目前一些地区环境污染严重, 酸雨、酸 雾 频繁发生, 其中富含的硝酸、盐酸使得零件产生小 孔腐蚀的倾向大增 [ 3] 。
表 1 套圈材料 组织检查
级
各项指标 低倍 非金属夹杂物 显微组织 碳化物均匀性
套圈 1 套圈 2
A细 0. 5, B细 0. 5, <1
(球化退火 ) 2
D细 0. 5
A细 0. 5, B细 0. 5,
<1
(球化退火 ) 2
D细 0. 5
K网 < 1, K带 < 1 K网 < 1, K带 < 1
再将 2个套圈的另一半置于 10% 的 H C l水 溶液 ( pH = 5)中, 加热至 50 e (模拟南方夏日室 外温度 ), 保温 30 m in, 然后将试样用清水冲洗并 拭干, 样品表 面会呈 现一些 很小 的黑色 腐蚀点。 在腐蚀点位置切开样品, 从截面观察腐蚀点, 其形 态特征及坑底腐蚀产物与图 2和图 3一致。
定程度, 达 到形 成腐蚀 核的临 界值, 阳极开 始溶
解, 阳极电 流急 剧增大, 同时 在金属 表面形 成凹
坑。这是一个不可逆反应 [ 1] , 如下
F ev F e2+ + 2e
( 1)
又由于表面的凹陷阻滞了阴离子 ( C l- )和金
属阳离子的向外扩散, 凹坑内继 Fe的阳极溶解反
应之后, 又进行了 F e2 + 的水解反应 (可逆反应 ):
1 小孔腐蚀的特征
近期以来, 在轴承生产的各个环节, 常发现轴 承套圈表面出现单点或多点的准圆形或长圆形黑 点 状缺陷, 如图 1所示。特别是 单点缺陷, 经常会
内部尖深, 内部 的显微金相组织并无异常。进 一 步的微观分析可知, 这些缺陷实质是一种表面 局 部腐蚀 ) ) ) 小孔腐蚀。
小孔腐蚀外观为圆形或长圆形的黑 (深灰 )点, 最大直径一般不超过 0. 2 mm, 随机分布且较分散。
一旦零件表面形成小孔腐 蚀, 如果其尺寸允 许, 应采用适当的磨削量, 尽可能将腐蚀坑磨去, 不 留残余; 并 通过如喷淋防锈液等化学或电化学方 法, 重新建立表面钝化膜, 以防腐蚀再次 发生 [ 3] 。 但在生产中亦应注意, 由于小孔腐蚀深度较深, 直 径也较小, 往往去除不彻底, 导致孔底继续阳极反 应, 使小孔继续变深。因此, 除过锈的零件最好在 防锈液中浸泡一段时间, 以改善金属阳极电位, 恢 复金属表面钝化膜。
CHEN W e i1, KAN G N a i - zheng2
( 1. Jiangm enM ach ine ry & Equ ipm en t ( B ea ring) Co. , L td. , Jiangm en 529030, China; 2. H ang zhou Zhengy iT echnology D ev elopment Co. , L td. , H angzhou 311232, China)
非金属夹杂、异物粘附、机械损伤、氧化膜裂隙等
等, 使得表面钝化膜可能被破 坏。失去了钝化膜
的金属表面即处于活性溶解状态, 此时如果遇到
一定浓度的电解质溶液, 电解质溶液中的侵蚀性 阴离子 (如 C l- )会受活性的金属表面阳离子作用 而发生电迁移, 富集于金属阳极表面, 引起金属电
极的腐蚀电位升高; 当金属阳极腐蚀电位高到一
5 结束语
小孔腐蚀不仅影响轴承的精度和表面粗糙度, 而且还降低其使用寿命, 甚至导致报废, 因此应引 起人们的充分重视。特别是处于潮湿、炎热、近海 的气候环境, 更要避免小孔腐蚀这类问题的产生。 严格按照清洗防锈规程对加工过程中的轴承套圈 进行防锈处理, 使用的清洗液、防锈油 (液 )应满足 工艺技术规定的要求; 同时加快生产环节中的周转 速度, 防止各种磕碰伤。
性阴离子 ( 如 C l- ) 存在的条件下, 套圈表面极易发生小孔腐蚀。
关键词: 滚动轴承; 套圈; 小孔腐蚀
中图分类号: TH 133. 33; TG172
文献标志码: B
文章编号: 1000- 3762( 2009) 08- 0038- 03
P itting Corrosion on Surface of B earing R ings
40- 41
一种新型中推主轴轴承试验机
Hale Waihona Puke Baidu
李智刚 1, 唐平宣 2, 王 健1
( 1. 洛阳轴研科技股份有限公司, 河南 洛阳 471039; 2. 贵州航空发动机研究所, 贵州 平坝 561102)
摘要: 为模拟航空发动机大推力主轴轴承试验, 研制了一种新型主轴轴承试验机。阐述了试验 机的工作 原理和
比孔外的高一百万倍以上。
图 4 孔内溶液的 pH 值随孔深的变化
3 小孔腐蚀再现试验
取 2个 6205 轴承内圈车制件, 切割成两半,
一半用于检查, 一半用于小孔腐蚀再现试验。
依据 GB /T 18254- 2002, 分别取 2 个套圈 的
一半, 检查其低倍、非金 属夹杂物、显微组织和 碳
化物均匀性 (表 1), 均符合标准要求。
Abstrac t: Dur ing production, it is often found that the re are de fec ts on the su rface of bearing rings w ith the shape of round or long round and in b lack, but they aren. t found inside o fm ateria.l T hrough ex am in ing the de fects character istic and ana lyzing the ir m icro structure, it is found the defects are a k ind of surface pa rtia l corrosion( p itting co rrosion) . T he de fec t recurrence test is done, imme rs ing a qualified bear ing r ing into dilute hydroch lo ric ac id so lution. T he resu lt show s under adequate m o isture, temperature and co rrosive an ion ( such as C l- ) , the surface o f bear ing ring cou ld engender pitting corrosions. K ey word s: ro lling bear ing ; ring ; p itting corro sion
文献 [ 2 ] 示出了孔底阳极电流密度 I = 1 A / cm2时, 孔内的 pH 值随孔深度 x 的变化曲线, 如图 4 所示。从 图中 曲 线可 以 看 到, 若 在孔 外 ( x = 0处 ) pH = 10, 那么孔深 x = 0. 01 cm 处的 pH 值已剧降至 4以下, 亦即, 此时孔底的 H + 的浓度
将点状缺陷进行纵向解剖, 进行显微观察, 腐 蚀孔的截面形态 为腐蚀垂 直于表 面向纵 深发 展 (图 2)。经分析, 坑底物 质主要 是 FeC l2 # 4H2O 和 F e3O 4, 为腐蚀产物 [ 1] 。严重的小孔腐蚀还可能
图 1 轴承 套圈表面的局部腐蚀 ( 10 @ )
误认为是材料缺陷, 对套圈进行金相制样发现, 与 材料缺陷不 同的 是, 它 们都发 生在 套圈的 表面,
摘要: 针对套圈生产中表面经常发现的准圆形或长圆形黑点状缺陷进行宏观 检查和金相分析, 在材料内 部没有
检测到相应的组织缺陷, 确定这些缺陷为套圈表面的小孔腐蚀。介绍了小孔腐蚀的特 点及其形成 机理, 进一步
对小孔腐蚀缺陷进行了 再现试验, 发现与上述套圈表 面出现 的缺陷 一致。结果 表明: 在一定 温度、湿度和 侵蚀
ISSN 1000- 3762 轴承 2009年 8期 CN 41- 1148 /TH Bear ing 2009, N o. 8
38- 40
轴承套圈表面的小孔腐蚀
陈 薇1, 康乃正 2
( 1. 江门机械设备 (轴承 )有限公司, 广东 江 门 529030; 2. 杭州正一科技开发有限公司, 杭州 311232)