滚动轴承失效原因分析

滚动轴承失效原因分析

前言

滚动轴承是重要的机械基础件之一，应用相当广泛。滚动轴承的运行状况直接影响主机运行质量，随着市场经济迅速发展，使用者对滚动轴承质量、精度、使用寿命等的要求越来越明确，对滚动轴承的选型、安装、使用及维护和保养也越来越重视，目的都是为了提高仪器或机器的运行质量。通过滚动轴承失效分析，可以直观地发现轴承损坏的直接原因，便于查找引起轴承失效的根本原因。为此我们编辑了《滚动轴承失效分析图集》，希望对滚动轴承制造和使用方面有所帮助。

滚动轴承的失效原因比较复杂，本书所涉及的只是常见失效形式。我们结合滚动轴承的使用工况，通过对轴承的安装、配合及调整的分析，运行速度、温升分析，受力分析，包括对轴承使用过程中维护、保养的分析等，归纳总结出滚动轴承早期失效过程和失效原因，是根据轴承的结构特性，以轴承失效形式及其使用工况为依据作出的常规分析和鉴定。

本书不包含以材料、精度的检验和测量为依据，分析滚动轴承外在或内在质量的内容，因此，本书不能作为轴承质量异议仲裁的依据。

第一章失效形式及形成原因

一、滚动轴承的失效形式及其定义

常见的轴承失效形式及其定义如下：

1. 点蚀金属表面呈分散或群集状的细小坑点。

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。

2. 磨耗零件在摩擦作用下使金属表面材料被去除的现象。

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。

3. 辗皮金属表面由于疲劳而发生的极薄的金属起皮现象。

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。

4. 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。

形貌特征在滚动面有一定的深度和面积，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。

5. 热变色由于温升造成金属表面产生氧化的现象。

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。

6. 烧附金属表面的热熔性材料粘着现象。

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，是热变色的发展。

7. 微振磨损滚动轴承在静压下的极小幅度摆动和振动，滚道面产生的磨蚀；或在运行状态下因轴挠曲，使配合面间反复张合而产生的磨蚀。

形貌特征滚道面上呈现与滚动体等间隔的模拟布氏压痕；在配合面上呈现压痕和疲劳剥落。

产生原因滚动轴承在非转动状态下的振动；运转状态下轴承配合过盈量不足、与轴承相配合的配合面几何形状不良、轴与轴承座同轴度差或轴挠曲。

8. 凹痕硬性颗粒进入轴承腔体内，使滚动接触面产生的不规则点状或条状塑性凹陷现象，通常会使滚动接触面产生磨粒磨损。

形貌特征形状、大小不规则，有一定深度，边缘光滑，有手感。

产生原因轴承清洁度不够或轴承密封不良进入异物。

9. 压痕在强大挤压力作用下，金属表面产生的塑性凹陷。

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，10. 配合面拉伤轴承装配表面受到极大的摩擦力时产生的机械性损伤。

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。

11. 蠕变配合面之间相对运动时，轴承配合面在摩擦或蠕动摩擦的作用下产生的表面磨损。

形貌特征轴承套圈端面或内、外径面产生的轴向或圆周方向的摩擦痕迹，按损伤程度不同表现为擦伤、热变色和烧附。

产生原因配合间隙过大，轴承零件定位刚性不够，轴承受过载冲击力或转矩，滚动体严重卡滞等造成轴承配合面滑动。

12. 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。

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。

13. 擦伤金属表面因滑动摩擦而产生的表面金属迁移现象。

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。

14. 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。

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. 裂损材料破坏性损伤。

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。

断裂轴承零件沿纵截面或横截面方向断开的现象。

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。

16. 腐蚀和锈蚀金属表面与周围环境介质发生化学或电化学反应产生的表面损伤现象。

形貌特征腐蚀按不同程度分为色斑、蚀刻和蚀坑。