滚动轴承损伤和失效术语、特征及原因（二）

 ——磨损失效

一、轴承失效模式

       轴承失效最好按照其失效的根本原因进行分类,但未必总是能够很容易地将原因与特征(症状)或者失效机理与失效模式一一对应,大量相关的文献也都证实了这一点。基于使用中的可见的明显特征外观,本标准将失效模式分为六大类和不同的小类，分类见下思维导图。

二、磨损

2.1 概述

     磨损指在使用过程中,两个滑动或滚动/滑动接触表面相互作用造成材料的不断 移失。

2.2磨粒磨损

     磨粒磨损(颗粒磨损,三体磨损)是存在硬颗粒时由于滑动产生的材料移失,当一硬的表面或颗粒滑过另一表面时,通过切削或犁沟作用而从该表面移除材料。磨损后表面会发生某种程度的变暗,磨粒的粗细和特性不同,变暗程度不同(见图1)。

图1 调心滚子轴承内圈上的磨粒磨损

由于旋转表面,可能还有保持架(见图2)上的材料被磨掉,磨粒数量逐渐增多,最终磨损进入一个加速过程,从而导致轴承失效。

图2 金属实体保持架兜孔上的已发展的磨粒磨损

     虽然表面一般会有一定程度的变暗,但当磨粒非常细时会发生抛光效应,形成非常亮的表面(见图3)。

注:滚动轴承的“跑合”是一自然的短期过程,此过程之后,运转状态(如噪声或工作温度)将趋于稳定,甚至得到改善。由此,运行轨迹可见,但这并非表示轴承受到损伤。

图3 圆锥滚子轴承滚子大端面和内圈大挡边表面及滚道上的磨粒磨损

2.3 黏着磨损

       黏着磨损是材料从一表面转移到另一表面,并伴随有摩擦发热,有时还伴有表面回火或重新淬火。这一过程会产生局部应力集中并可能导致接触区开裂或剥落。

        在润滑不充分的情况下,当发生滑动且摩擦带来的局部温升引起接触面黏着时,发生涂抹(滑伤、黏结、划伤、粗化),导致材料转移。假如滚动体受载过小并在其再次进入承载区时受到强烈的加速作用,则在滚动体和滚道之间常常会发生涂抹(见图4,图5)。在涂抹严重的情况下会发生咬黏。与磨粒磨损的逐渐积累过程相反﹐涂抹常常是突然发生。

图4 圆柱滚子轴承外圈滚道上的涂抹

图5 调心滚子轴承外圈滚道上的涂抹

       由于润滑不充分,挡边面和滚子端面也会发生涂抹(见图6)。对于满装滚动体(无保持架)轴承，受润滑和旋转条件的影响﹐滚动体之间的接触处同样会发生涂抹。

图6 圆柱滚子轴承滚子端面上的涂抹

       如果轴承套圈安装在轴上或轴承座中时,夹持力不足而导致套圈相对其支承面移动(蠕动),则会在轴承内径面、外径面或轴、轴承座孔支承面上发生涂抹(也称胶合)。

       由于两零件直径之间存在微小差异,造成其周长也存在微小差异。因此﹐相对于套圈旋转的径向载荷使两零件在一系列连续点处发生接触,两接触零件以微小差速相对转动。套圈相对其支承面以微小转速差所作的这种滚动运动称为“蠕动”。

      发生蠕动时,套圈和支承面接触区内的粗糙峰被滚碾,使套圈表面呈现光亮外观。在蠕动过程中滚碾经常发生,但不总是伴有套圈和支承面接触处的滑动,因而还可看到其他损伤﹐如擦伤印痕、微动磨蚀和磨损。在某些承载条件下,当套圈和支承面之间的过盈量不够大时,则以微动磨蚀为主(见图7)。

图7 圆柱滚子轴承内圈整个内径面上的微动磨蚀

       此外,径向采用间隙配合时,套圈端面和其轴向邻接面之间也会发生蠕动,严重时导致横向热裂纹，最终引起套圈开裂(见图9)。

图8 圆锥滚子轴承内圈小端上的热裂纹