滚动轴承常见的失效形式及原因.docx

滚动轴承常见的失效形式及原因.docx

《滚动轴承常见的失效形式及原因.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《滚动轴承常见的失效形式及原因.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

滚动轴承常见的失效形式及原因

滚动轴承罕见的失效形式及原因分析之答禄夫天创作

滚动轴承在使用过程中由于很多原因造成其性能指标达不到使用要求时就产

生了失效或损坏.罕见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、

电腐蚀、坚持架损坏等。

一，疲劳剥落

疲劳有许多类型，对于滚动轴承来说主要是指接触疲劳。

滚动轴承套圈各滚动体概况在接触应力的反复作用下，其滚动概况金属从金属基体呈点状或片状剥落下来的现象称为疲劳剥落。

点蚀也是由于资料疲劳引起一种疲劳现象，但形状尺寸很小，点蚀扩展后将形成疲劳剥落。

疲劳剥落的形态特征一般具有一定的深度和面积，使滚动概况呈凹凸不服的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．发生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动概况．

轴承疲劳失效的机理很复杂，也出现了多种分析理论，如最大静态剪应力理论、最大动态剪应力理论、切向力理论、概况微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道概况弯曲理论、热应力理论等。

这些理论中没有一个理论能够全面解释疲劳的各种现象，只能对其中的部分现象作出解释。

目前对疲劳失效机理比较统一的观点有：

1、次概况起源型

次概况起源型认为轴承在滚动接触部位形成油膜的条件下运转时，滚动概况是以内部（次概况）为起源发生的疲劳剥落。

2、概况起源型

概况起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在鸿沟润滑状态下运转时，滚动概况是以概况为起源发生的疲劳剥落。

3、工程模型

工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次概况起源型和概况起源型共同作用的结果。

疲劳发生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、资料选用、制造工艺和制造质量等；也有与轴承使用有关的因素，如轴承选型、装置、配合、润滑、密封、维护等。

具体因素如下：

A、制造因素

1、产品结构设计的影响：

产品的结构设计是根据使用性能目标值来确定的，这些目标值如载荷容量、寿命、精度、可靠性、振动、磨损、摩擦力矩等。

在设计时，由于各种原因，会造成产品设计与使用的不适用或脱节，甚至偏离了目标值，这种情况很容易造成产品的早期失效。

2、资料品质的影响：

轴承工作时，零件滚动概况承受周期性交变载荷或冲击载荷。

由于零件之间的接触面积很小，因此，会发生极高的接触应力。

在接触应力反复作用下，零件工作概况将发生接触疲劳而导致金属剥落。

就资料自己的品质来讲，其概况缺陷有裂纹、概况夹渣、折叠、结疤、氧化皮和毛刺等，内部缺陷有严重偏析和疏松、显微孔隙、缩孔、气泡、白点、过烧等，这些缺陷都是造成轴承早期疲劳剥落的主要原因。

在资料品质中，另一个主要影响轴承疲劳性能的因素是资料的纯洁度，其具体表示为钢中含氧量的多少及夹杂物的数量多少、大小和分布上。

3、热处理质量的影响：

轴承热处理包含正火、退火、渗碳、淬火、回火、附加回火等。

其质量直接关系到后续的加工质量及产品的使用性能。

4、加工质量的影响：

首先是钢材金属流线的影响。

钢材在轧制或锻造过程中，其晶粒沿主变形方向被拉长，形成了所谓的钢材流线（纤维）组织。

试验标明，该流线方向平行于套圈工作概况的与垂直的相比，其疲劳寿命可相差2.5倍。

其次是磨削蜕变层。

磨削蜕变层对轴承的疲劳寿命与磨损寿命有很大的影响。

蜕变层的发生使资料概况层的组织结构和应力分布发生变更，导致概况层的硬度下降、烧伤，甚至微裂纹，从而对轴承疲劳寿命发生影响。

受冷热加工条件及质量控制的影响，产品在加工过程中会出现质量不稳定或加工误差，如热加工的资料淬、回火组织达不到工艺要求、硬度不均匀和降低，冷加工的几何精度超差、工作概况的烧伤、机械伤、锈蚀、清洁底低等，会造成轴承零件接触不良、应力集中或承载能力下降，从而对轴承疲劳寿命发生分歧程度的影响。

B、使用因素

使用因素主要包含轴承选型、装置、配合、润滑、密封、维护等。

不正确的装置方法很容易造成成轴承损坏或零件局部受力发生应力集中，引起疲劳。

过大的配合过盈量容易造成内圈滚道面张力增加及零件抗疲劳能力下降，甚至出现断裂。

润滑不良会引起不正常的摩擦磨损，并发生大量的热量，影响资料组织和润滑剂性能。

如果润滑不当，即便选用再好的资料制造，加工精度再高，也起不到提高轴承寿命的效果。

密封不良容易使杂质进入轴承内部，既影响零件之间的正常接触形成疲劳源，又影响润滑或污染润滑剂。

根据疲劳发生的机理和主要影响因素，可以有针对性地提出预防措施。

如对概况起源损伤引起的疲劳，可以通过对零件概况进行概况强化处理，对次概况起源型疲劳可以通过改善资料品质等措施。

而提高零件加工质量尤其是零件概况质量、提高使用质量、控制杂质流入轴承内部、包管润滑质量等措施对预防和延缓疲劳都有十分重要的意义。

二、概况塑性变形

概况塑性变形主要是指零件概况由于压力作用形成的机械损伤。

在接触概况上，当滑动速度比滚动速度小得多的时候会发生概况塑性变形。

概况塑性变形分为一般概况塑性变形和局部概况塑性变形两类。

A、一般概况塑性变形：

是由于粗糙概况互相滚动和滑动，同时，使粗糙概况不竭发生塑性碰撞所造成，其结果形成了冷轧概况，从外观上看，这种冷轧概况已被辗光，但是，如果辗光现象比较严重，在冷轧概况上容易形成大量浅裂纹，浅裂纹进一步发展可能（在粗糙概况区域区）导致显微剥落,但这种剥落很浅,只有几个微米,它能够覆盖很宽的接触概况。

根据弹性流体动压润滑理论,一般概况塑性变形发生的原因是由于两个粗糙概况直接接触,其间没有形成承载的弹性流体动压润滑膜.因此,当油膜润滑参数小于一定值时,将发生的一般概况塑性变形.一般油膜润滑参数值越小概况塑性变形越严重.

B、局部概况塑性变形：

局部概况塑性变形是发生在摩擦概况的原有缺陷附近。

最罕见的原有缺陷，如压坑（痕）、磕碰伤、擦伤、划伤等。

1、压坑（痕）：

压坑（痕）是由于在压力作用下硬质固体物侵入零件概况发生的凹坑（痕）现象。

压坑（痕）的形态特征是：

形状和大小纷歧，有一定深度，压坑（痕）边沿有轻微凸起，边沿较光滑。

硬质固体特的来源是轴承零件在运转中发生的金属颗粒、密封不良造成轴承外部杂质侵入。

压坑（痕）发生的部位主要在零件的工作概况上。

预防压坑（痕）的措施主要有：

提高零件的加工精度和轴承的清洁度、改善润滑、提高密封质量等。

2、磕碰伤：

磕碰伤是由于两个硬质特体相互撞击形成的凹坑现象。

磕碰伤的形态特征视两物体形状和相互撞击力的分歧其形状和大小纷歧，但有一定深度，在其边沿处常有突起。

磕碰伤主要是操纵不当引起的。

发生部位可以在零件的所有概况上。

预防磕碰伤的措施主要有：

提高操纵者的责任心、规范操纵、改进产品容器的结构和增加零件的呵护措施等。

3、擦伤：

擦伤是两个相互接触的运动零件，在较大压力作用下因滑动摩擦发生的金属迁移现象。

严重时可能陪伴烧伤的出现。

擦伤的形状不确定，有一定长底和宽度，深度一般较浅，并沿滑动（或运动）方向由深而浅。

擦伤可以在产品制造过程中发生也可以在使用过程中发生。

轴承制造成过程中的擦伤预防措施与磕碰伤的预防措施相同。

使用中的擦伤预防措施主要是从防止“打滑”方面考虑，改进产品内部结构、提高过盈配合量、调整游隙、改善润滑、包管良好接触状态等。

4、划（拉）伤划（拉）伤是指硬质和尖锐物体在压力作用下侵入零件概况并发生相对移动后形成的痕迹。

划伤一般呈线型状，有一定深度，宽度比擦伤窄，划伤的伤痕方向是任意的，长度不定。

发生部位主要在零件的工作概况和配合概况上。

而拉伤只发生在轴承内径（过盈）配合面上，伤痕方向一般与轴线平行，有一定长度、宽度和深度，并成组出现。

划伤可以在轴承制造过程中发生也可在使用中发生。

而拉伤只发生在轴承装置装配过程中。

预防轴承制造过程中的划伤与预防磕碰伤的措施相同。

预防使用中划伤与预防压坑（痕）的措施基底细同。

预防拉伤的措施是严格装置装配规程、包管配合面的清洁、装置时在配合面上适当润滑等。

综上所述，预防概况塑性变形的措施是要正确选用轴承、增强资料的耐磨性，包管润滑的有效性、注意装置方法、提高轴承密封装臵的密封性等。

三、磨损：

在力的作用下，两个相互接触的金属概况相对运动发生摩擦，形成摩擦副。

磨擦引起金属消耗或发生残存变形，使金属概况的形状、尺寸、组织或性能发生改变的现象称为磨损。

磨损过程包含有两物体的相互作用、黏着、擦伤、塑性变形、化学反应等几个阶段。

其中物体相互作用的程度对磨损的发生和发展起着重要的作用。

磨损的基本形工有：

疲劳磨损、黏着磨损、磨料（粒）磨损、微动磨损和腐蚀磨损等。

发生磨损的主要原因：

A、异物通过了密封不良的装臵（或密封圈）进入了轴承内部。

B、润滑不当。

如润滑油中的杂质未过滤干净、润滑方式不良、润滑剂选用不当、润滑剂蜕变等。

C、零件接触面上的资料颗粒脱离，D、锈蚀。

如，由于轴承使用温度变更发生的冷凝水、润滑剂中添加剂的腐蚀性特质等原因形成的锈蚀。

实际中多数磨损属于综合性磨损，预防对接应根据磨损的形式和机理分别采纳措施。

对于微动磨损，可以采取小游隙或过盈配合来减少使用过程中的微动磨损；可在套圈与滚动体之间采取稀润滑剂润滑或分别包装来减少运输过程的微动磨损；另外，轴承应放在无振动环境下保管，或将轴承内外圈隔离存放可以防止保管过程中发生的微动磨损。

对于黏着磨损可以采纳提高加工精度、增强润滑效果等措施来解决。

对于磨料（粒）磨损，可以采取概况强化处理、概况润滑处理（如渗硫、磷化、概况软金属膜涂层等）、改善轴承密封结构、提高零件加工精度、包管润滑油过滤质量、减少制造和使用过程中对概况的损伤等方法来解决。

对于腐蚀磨损，应减少轴承使用环境中腐蚀物质的侵入、对零件概况进行耐腐蚀处理或采取耐腐蚀资料制造产品等手段来解决。

另外，还可以从产品结构设计和制造的角度进行改进，如提高零件的加工精度、减少磨削加工中发生的蜕变层、包管弹性流体动压润滑膜等实现预防磨损的目的。

四、腐蚀：

金属与其所处环境中的物质发生化学反应或电化学反应变更所引起的消耗称为腐蚀。

金属腐蚀的形式多种多样，就金属与周围介质作用的性质来分可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

化学腐蚀是由于金属与周围介质之间的纯化学作用引起的。

其过程中没有电流发生，但有腐蚀物质发生。

这种物质一般都覆盖在金属概况上形成一层疏松膜．化学反应形成的腐蚀机理比较简单，主要是物体之间通过接触发生了化学反应，如金属在大气中与水发生的化学反应形成的腐蚀（又称为锈蚀）电化学腐蚀是由于金属与周围介质之间发生电化学作用引起的。

其基本特点是在腐蚀的同时又有电流发生。

电化学反应的腐蚀机理主要是微电池效应。

就滚动轴承而言，发生腐蚀的主要原因有：

A、轴承内部或润滑剂中含有水、碱、酸等腐蚀物质B、轴承在使用中的热量没有及时释放，冷却后形成水分C、密封装臵失效D、轴承使用环境湿度大E、清洗、组装、存放不当腐蚀发生部位：

零件各概况都会有。

按程度有腐蚀黑点或腐蚀坑（洞），黑点和蚀坑一般呈零星或密集分布，形状不规则，深度不定，颜色有浅灰色、红褐色、灰褐色、黑色。

对于金属资料来说，消除腐蚀是比较困难的，但可以减缓腐蚀的发生，防止轴承与腐蚀物质接触，可以通过合金化，概况改性等方法提高耐腐蚀能力，使得金属概况形成一层稳定致密与基体结合牢固的钝化膜。

五、蠕动：

受旋转载荷的轴承套圈，如果选用间隙配合，在配合概况上会发生圆周方向的相对运动，使配合面上发生磨擦、磨损、发热、变形，造成轴承不正常损坏。

这种配合面周向的微小滑动称为蠕动或爬行。

蠕动形成的机理是当内圈与轴配合过盈量缺乏时，在内圈与轴之间的配合面上因受力发生弹性变形而出现微小的间隙，造成内圈与轴旋转时在圆周方向上的分歧步、打滑，严重时在压力作用下发生金属滑移。

在外圈与壳体也同样会出理类似的情况。

蠕动形貌特征在一些方面具有腐蚀磨损和微动磨损的某些特征。

蠕变在形成过程中也有一些非常细小的磨损颗粒脱落并立即局部氧化，生成一种类似铁锈的腐蚀物。

其区别主要根据它们的位臵和分布来判断，如果零件没有受到腐蚀又出现了褐色锈斑，锈斑的周围经常围绕着一圈碾光区，出现的部位又在轴承的配合概况上，那么可能就是蠕动。

发生蠕动的配合面上，或出现镜面状的光亮色，或昏暗色，或咬合状，蠕动部位与零件原概况有明显区别。

在轴承的端面由于轴向压紧力缺乏。

或悬臂轴频繁挠曲，运转一定时间后也会出现蠕动的特征。

发生蠕动的主要原因是内，外圈与轴或轴承座的配合过盈量缺乏，或载荷方向发生了变更。

预防的措施：

采取过盈配合并适当提高过盈量，在采取间隙配合的场合的场合可用黏结剂将两个配合面固定或沿轴（或轴承座）的轴向方向将轴承紧固。

六烧伤：

轴承零件在使用中受到异常高温的影响，又得不到及时冷却，使零件概况组织发生高温回火或二次淬火的现象称为烧伤。

烧伤发生的主要原因是润滑不良、预载荷过大、游隙选择不当、轴承配臵不当、滚道概况接触不良、应力过大等因素所致。

如：

A、在轴向游动轴承中，如果外圈配合的过紧，不克不及在外壳孔中移动；B、轴承工作中运转温度升高，轴的热膨胀引起很大的轴向力，而轴承又无法轴向移动时；C、由于润滑不充分，或润滑剂选用分歧理、质量问题、老化和蜕变等；D、内外圈运转温度差大，加上游隙选择不当，外圈膨胀小内圈大呈过盈导致轴承温度急剧升高；E、轴承承受的载荷过大和载荷分布均匀，形成应力集中；F、零件概况加工粗糙，造成接触不良或油膜形成困难。

烧伤的形貌特征可以根据零件概况的颜色分歧来判断。

轴承在使用中由于润滑剂、温度、腐蚀等原因。

零件概况会发生变更，颜色主要有淡黄色、黄色、棕红色、紫蓝色及蓝黑色等，其中淡黄色、黄色、棕红色属于变色，若出现紫蓝色或蓝黑色的为烧伤。

烧伤容易造成零件概况硬度下降或出现微裂纹。

烧伤发生的部位主要发生在零件的各接触概况上，如圆锥滚子轴承的挡边工作面、滚子端面、应力集中的滚概况等。

烧伤的预防可根据烧伤发生的原因有针对性地采纳措施。

如正确选用轴承结构和配臵、防止轴了砂承受过大的载荷、装置时采取正确的装置方式防止应力集中、包管润滑效果等。

七、电蚀：

电蚀是由电流放电引起，致使轴承零件概况出现电击的伤痕，此种损伤称为电蚀。

在两零件接触面间一般存在一层油膜，该油膜一定有的绝缘作用，当有电流通过轴承内部时，在两面三刀零件接触概况形成电压差，当电压差高到足以击穿绝缘层时就会在两零件接触概况处发生火区放电，击穿油膜放电，发生高温，造成局部概况的熔融，形成弧凹状或沟蚀。

受到电蚀的零件，其金属概况被局部加热和熔化，在放大镜下观察损伤区域一般呈现黑点、凹坑、密集的小坑，有金属熔融现象，电蚀坑呈现火山喷口状。

电蚀会使零件的资料硬度下降，并加快磨损发生速度，也会诱发疲劳剥落。

预防电蚀的措施是在焊接或其他带电体与轴承接触时加强轴承的绝缘或接地呵护，防止电荷的聚集并形成高的电位差，防止放电现象发生。

防止电流与轴承接触。

八、裂纹和缺损：

当轴承零件所承受的应力超出资料的断裂极限应力时，其内部或概况便发生断裂和局部断裂，这种使资料出现不连续或断裂的现象称为裂纹。

在资料概况或表层下有一种貌似毛发的细微裂纹称为发纹。

当发纹扩展到一定程度，使得部分资料完全脱离零件基体的现象称为断裂。

裂纹一般呈线状，方向不定，有一定长度和深（宽）度，有尖锐的根部和边沿。

裂纹有内部裂纹和概况裂纹之分，也有肉眼可见和不成见两种形式，对于肉眼不成见裂纹需要采取无损检测的方法进行观察。

发纹一般呈细线状，方。

向沿钢材轧制方向断续分布，有一定长度和深度，有时单条有时数条出现。

裂纹发生的原因较为复杂，影响因素很多，如原资料、锻造、冲压折叠、热处理、磨削、局部过大的应力等。

发纹形成的原因是钢材在冶炼过程中发生的气泡或夹杂，经轧制变形后存在于资料表层。

对于肉眼不成见裂纹需要采取无损检测的方法进行观察。

裂纹的预防措施主要有，在制造方面应控制原资料缺陷如非金属夹杂、概况夹渣、折叠、显微孔隙、缩孔、气泡等。

控制加工应力如热处理淬火时发生的内应力（热应力和组织应力）、磨削应力、冲压应力等。

在使用方面注意轴承装置过程中的非正常敲（撞）击以及装置不良造成的局部应力过大等。

另外，还要包管润滑，增强密封效果，控制外部杂质流入，防止轴承与腐蚀性物质接触等。

九、坚持架损坏：

当滚动体进入或离开承载区域时，坚持架将受到带有一定冲击性质的拉（压）应力作用，尤其是滚子轴承的滚子发生倾斜时所受到的应力会更大。

在这种应力的反复作用下，坚持架的兜孔、过梁、铆钉会出现变形、磨损、疲劳，甚至断裂现象。

另外，不正确的装置方式也会损坏坚持架。

坚持架相对套圈的强度一般较弱（尤其是冲压坚持架），如果装置不得当，将装置力直接施加在坚持架上，很容易造成坚持架变形。

冲压坚持架制造过程中发生的应力过大也是造成坚持架损坏的原因之一。

防止坚持架损坏的措施可以从设计、制造、装置方面考虑。

坚持架在运转中受到的拉（压）应力是无法防止的。

但提高坚持架的强度可通过适当增加坚持架过梁（铆钉）强度来解决。

滚子发生倾斜可以通过提高制造和装置质量来解决。

改善润滑条件有助于减少磨损。

对冲压坚持架制造过程中发生的应力可采取振动光饰等方法支除或减少应力。

十、尺寸变更：

轴承运转一定时间以后，会出现游隙减小或增大的现象。

通过对零件尺寸检测可以发现轴承内、外圈或滚动体直径方向的尺寸发生了变更（增大或减小），影响轴承的正常旋转精度。

若没有了游隙，会出现摩擦磨损加剧、工作温度上升、甚至“卡死”等现象。

若游隙变大，会出现振动或噪声增大、旋转精度降低、应力集中等情况。

轴承内径增大还很可能出现“甩圈”现象。

轴承零件在热处理过程中，保存了一定数量的残佘奥氏体，而奥氏体是一种不稳定相，随着时间或温度的变更，奥氏体将逐步转变成较稳定的马氏体组织，由于马氏体组织的体积大于奥氏体组织，因此，在转变过程中零件的体积将发生涨大。

而马氏体组织自身也会发生分解，马氏体分解的结果会出现尺寸收缩的现象。

轴承工作温度高对奥氏体的转变和马氏体的分解有促进作用。

还有一种情况，零件在内应力释放过程中也会引起尺寸的改变。

从预防或控制零件尺寸稳定性的角度考虑，可以在轴承零件热处理时对不稳定的残存奥氏体组织进行稳定化处理。

另外，在使用中应包管轴承的使用温度低于轴承允许的工作温度，以防止尺寸出现较大的变更。

十一、使用不当引起的损坏：

轴承使用不当引起的损坏在轴承失效中占有很大的比例。

轴承使用不当涉及轴承选型、轴承配臵、轴承支承结构、配合、装置、润滑、密封、维护调养等诸多方面。

轴承失效与使用不当密不成分。

十二、其他损伤：

A、变色变色是由于轴承在运转过程中因发热引起的概况颜色变更。

另外，在温度作用下润滑剂中的部分化学物质、磨损的金属粉末等杂质会黏附在零件概况上也会引起轴承零件颜色变更，这种变色又称污斑。

概况颜色一般呈淡黄色、黄色、茶色、棕红色、紫蓝色及蓝黑色等，发热引起的变色一般没有深度。

对于使用中的轴承若出现深度变色如紫蓝色或蓝黑色的则有可能形成了烧伤。

零件腐蚀也会引起变色，但这类变色有一定深度。

轴承零件在运转过程中，因摩擦会发生大量的热，若润滑不充分或散热条件差，热量得不到及时的冷却或扩散，热量的聚积使轴承温度很快升高，温度升高会使附着在轴承零件概况的油膜发生氧化现象，形成一种浅褐色的氧化制，沉积附着在轴承的概况上。

但这种变色其实不影响轴承的使用，所以允许存生。

当轴承因装置不当（如装置倾斜）或润滑不良等原因使轴承处于一种极不正常的工作状态，引起温度的急速上升，此时轴承的局部温度有可能超出轴承零件的回火温度，甚至更高，并发生严重的变色如蓝黑色或紫蓝色，形成烧伤现象，这种情况的变色轴承就不克不及再继续使用了。

变色的主要原因是轴承的工作游隙过小、局部应力集中、预载荷过大、润滑不良、润滑剂蜕变、散热条件差、润滑剂使用过量等。

变色的预防可以通过选择合适润滑剂和润滑方式、包管油路疏通和及时供应、提高润滑效果、正确装置轴承、提高轴承散热条件、适当提高制造精度、防止应力集中等措施来解决。

B、麻点麻点是由于资料的品质、腐蚀、疲劳、异物进入工作概况等原因在零件概况引起细小坑、点。

其概况形态呈黑色针点状凹坑，有一定深度，单个、多个或密集出现。

麻点在套圈或滚动体概况均有可能发生。

麻点发生的机理因麻点发生的原因分歧而分歧，如疲劳，腐蚀、资料缺陷等都可能发生麻点。

对麻点的预防可以从控制资料缺陷、腐蚀、润滑和密封方面考虑。

一般来讲，对于非疲劳引起的尺寸较小的麻点可以继续使用。