轴承的断裂失效实例不同类型的裂纹形貌和断口特征【建筑工程类独家文档首发】摘要：通过轴承的断裂失效实例，分析淬火、锻造水裂、车削和磨削裂纹的形貌及断口特征，探讨了裂纹的形成原因和相应的预防措施，总结出不同类型的裂纹形貌和断口特征。
1前言某轴承厂在装配88107EYYN轴承期间，接连发现轴承外圈在装配力作用下断裂，对这批轴承套圈调查结果如下。
1.轴承结构该轴承套圈比普通套圈多二条密封槽，此结构特点决定它比普通套圈更容易引起应力集中（见图1）。
2.零件的选材与加工工艺1）原材料：采用GCr15热轧圆棒料。
2）工艺流程：下料—锻造—退火—车削—淬火—清洗—回火—磨削—装配。
3.工艺现状调查1）锻造：由于冷却锻模的水管泄漏，压力机附近地面有积水。
2）车削：操作人员采取大进给量切削，使部分套圈表面出现很深的刀痕。
3）淬火：振底式氮气保护淬火炉，由于长期未清除炉膛，滴入的丙酮与套圈携带的脏物，在炉底板上形成较厚的粘状物，使部分套圈在淬火加热时被粘在炉内停留时间过长。
4）磨削：操作人员采取高速磨削，使用已变钝的磨轮，并保持大进给量，导致磨削时冷却不充分，产生大量的磨削热。
5）装配：装配时须加力使套圈变形，才能将最后一颗钢球放入内、外套圈的间隙中。
如图2所示，在外力F的作用下，套圈外表面A处和内表面B处受到拉应力，而在外表面D处和内表面C处则受到压应力。
２裂纹形貌及断口特征从该批套圈中抽取50只，先进行冷酸洗，发现部分套圈有裂纹，但未发现表面脱碳，然后对这部分套圈进行去应力回火和热酸洗。
去应力回火工艺和热酸洗方法为：（1）去应力回火工艺：加热到400℃，保温1h，取出空冷至室温。
（2）热酸洗方法：套圈在50%HCl溶液中加热到60℃，煮20min，取出用冷水刷洗。
热酸洗后发现12只套圈表面有裂纹，其中淬火裂纹5只，锻造水裂2只，车削裂纹2只，磨削裂纹3只。
在这些次品套圈中，有的套圈同时存在2种不同类型的裂纹。
再取不同类型的裂纹套圈各1只，垂直于裂纹截取试样、观察裂纹周边和末端形貌。
轴承失效原因分析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.常见的失效形式有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等。
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表面在接触应力的反复作用下，其滚动表面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。
点蚀也是由于材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，使滚动表面呈凹凸不平的鳞状，有尖锐的沟角．通常呈显疲劳扩展特征的海滩装纹路．产生部位主要出现在套圈和滚动体的滚动表面．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、表面微小裂纹理论、油膜剥落理论、沟道表面弯曲理论、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、次表面起源型次表面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，滚动表面是以内部（次表面）为起源产生的疲劳剥落。
2、表面起源型表面起源型认为轴承在滚动接触部位未形成油膜或在边界润滑状态下运转时，滚动表面是以表面为起源产生的疲劳剥落。
3、工程模型工程模型认为在一般工作条件下，轴承的疲劳是次表面起源型和表面起源型共同作用的结果。
疲劳产生的原因错综复杂，影响因素也很多，有与轴承制造有关的因素，如产品设计、材料选用、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、安装、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。
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解析轴承断裂失效的四种形式
SKF轴承的失效中，断裂是四种失效表现之一，而对于断裂这一表现来说，它的失效形式主要也包括四种。
一、安装不当：
当轴承放于客户手上时，在轴承出厂质量及轴承搬运过程得到保证的前提下，这时最为影响轴承使用的因素就是安装缺陷的存在。
出现安装缺陷的原因是多样的。
一是对于使用润滑油的SKF精密轴承等轴承来说，安装前没有进行清洗，所以在安装时轴承内部存在异物的情况；二是就轴承安装的环境来说，清洁度不高，会使灰尘等侵入轴承；三是对轴承采用过盈配合等方法时，过盈量选用的不当造成的安装不当；四是安装后没有对轴承进行及时的检查。
二、疲劳：
轴承疲劳指的是负载表面下剪应力周期性出现所导致的现象。
对于轴承的疲劳来说，它的最主要的表现方式就是轴承金属表面的剥落，这种剥落的情况会随着轴承使用时间的增加而严重。
当到达一定程度时，就会使轴承出现噪声或振动的情况，也就是所谓的断裂失效。
三、润滑不良
根据大量的数据显示，SKF轴承的断裂失效在许多情况下都是由于润滑不当引起的。
润滑不当，一种是由于润滑剂类型选用不当引起的，由于轴承类型不同、型号不同，所需的润滑剂也是不同的。
另一种就是由于润滑剂的量使用不当引起的。
它们都会对轴承振动等状况的出现有影响，从而造成轴承断裂。
四、过载负荷
过大的载荷、过高的冲击力都会对轴承的断裂产生影响，只有在可以承受的载荷范围内工作才能尽可能避免这种现象的出现。
