轴承钢球失效分析实例
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对台架试验失效轴承钢球的分析我公司在对某批次轴承进行台架试验时,该批次轴承连续三套发生早期失效,且失效钢球为某厂同批次号钢球。
我们对失效轴承的钢球进行了失效分析,找出了失效原因,并成功解决了此问题,避免此类问题的发生。
钢球是滚动轴承的重要承载零件,其均匀分布于内外滚道间,实现轴承的平稳运转。
属全工作面零件。
并且要保证轴承使用过程中最后发生完全失效,即内外圈有明显疲劳剥落后,钢球才允许出现表面剥落。
这主要是考虑如果钢球先于内外圈发生损坏,易因钢球损坏而造成轴承的抱死,引起严重事故。
因此在进行轴承台架寿命试验时,不允许出现轴承钢球的早期失效。
我公司在对某批次6207轴承进行台架试验时,该批次轴承连续三套发生早期失效,且失效钢球为某厂同批次号钢球。
对轴承拆解后发现,失效都是由于单粒钢球局部发生疲劳剥落引起的。
分析过程及检测结果如下:1 .扫描电镜分析首先对其中一粒失效钢球剥落部位形貌进行了扫描电镜分析。
经扫描电镜分析和体视显微镜观察,在表面未发现大的和聚集的夹杂物缺陷。
疲劳断口由1、2、3三部分组成,结合体视显微镜观察和a、b、c、d 四点部位的扫描电镜局部放大图,可以推断,2部分疲劳断口最先形成,1与3部位是2部位疲劳断口形成后的扩展所致。
2.淬火组织及硬度检测对钢球沿ⅠⅠ线进行了解剖及多个层面的金相检验。
经检验,疲劳断口纵剖面及裂纹周围淬回组织按JB1255评定:淬回火组织3级,合格;硬度为HRC61.5-62,合格;无粗大碳化物。
3.微量化学成份及PSAM分析经过对失效钢球的解剖分析,该钢球组织、硬度均符合标准要求,缺陷部位未检出可直接导致疲劳剥落的粗大碳化物及夹杂物。
但连续发生三套轴承的单粒钢球表面剥落,钢球一定存在某种缺陷是我们没有注意和认识到的。
为了查找钢球的失效原因,对其余二粒钢球及同批次号的钢球进行了更进一步的分析。
取9粒该批次钢球,热酸洗分清极点及环带后,垂直于极轴沿赤道将钢球分开。
图 1 外圈滚道表面压痕状凹坑轴承钢球非金属夹杂物失效分析于志敏摘 要:某风力发电机轴承装机使用后短时间内失效,失效形式表现为一粒钢球表面出现疲劳剥落,套圈滚道表面出现压痕状凹坑,钢球表面剥落部位存在线状缺陷等。
采用理化分析方法对缺陷进行了分析,结果表明,该钢球表面存在的非金属夹杂物导致了轴承的失效。
关键词:钢球;疲劳剥落;非金属夹杂物;轴承失效中图分类号:TH133.33+1 文献标识码:B 文章编码:1672-4852(2019)02-0016-03Failure analysis of nonmetallic inclusions in bearing steel balls收稿日期:作者简介:2018- 11-27.于志敏(1962-),男,工程师.Yu Zhimin( Wafangdian Bearing Group Co.,Ltd., Wafangdian 116300,China )Abstract: The failure of a wind turbine bearing occurred within a short time after it was installed and used,the failure was manifested as fatigue spalling on the surface of a steel ball, indentation pits on the raceway surface of the ring, and linear defects on the spalling part of the steel ball surface, etc.Physical and chemical analysis method was used to analyze the defects, the results showed that the nonmetallic inclusions on the surface of the steel ball caused the failure of the bearing.Key words:steel ball; fatigue spalling; nonmetallic inclusion; bearing failure(瓦房店轴承集团有限责任公司,辽宁 瓦房店 116300)1 前言某公司生产的风力发电机轴承,用户装机使用时发现短时间内出现异音现象,将轴承拆解后,发现一粒钢球表面出现疲劳剥落,套圈滚道表面出现凹坑。
钢球失效影响因素及实例分析郭浩;雷建中;张永振;扈林庄【摘要】概括了钢球失效的影响因素及其常见缺陷类型和特征,并通过宏观观察、微观形貌分析、硬度测试、化学成分分析、热酸洗试验、极点受力试验等方法对轴承钢球失效的原因进行了分析.结果表明:钢球的制造过程、后续储存和保管及使用过程均影响钢球质量,进而对钢球寿命产生影响,最终影响滚动轴承寿命.实例分析中钢球因回火时间不足使得回火稳定性不合格且存在超标的网状碳化物,导致其承载能力相对偏低而断裂.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2018(054)009【总页数】8页(P662-668,688)【关键词】钢球;失效分析;回火稳定性;网状碳化物【作者】郭浩;雷建中;张永振;扈林庄【作者单位】机械科学研究总院武汉材料保护研究所特种表面保护材料及应用国家重点实验室,武汉430030;河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,洛阳471023;洛阳轴承研究所有限公司,洛阳471029;河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,洛阳471023;洛阳轴承研究所有限公司,洛阳471029;河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室,洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】TG115滚动轴承作为重要的基础零部件,在工业中应用广泛,尤其在苛刻条件下的应用逐渐增多,工业上对轴承性能(如高可靠性等)的要求也越来越高。
因此,有必要采取措施提高滚动轴承的寿命。
滚动轴承一旦失效必然会造成相应重要工程设备的重大损失,因此应当重视滚动轴承的失效分析[1-5]。
众所周知,滚动体是滚动轴承的重要零件之一,其寿命一定程度上决定了滚动轴承的寿命[6]。
对31 400套轴承试验进行统计发现:对于深沟球轴承,钢球失效引起轴承失效的比例为20%;对于角接触球轴承,钢球失效引起轴承失效的比例则为45.2%。
因此有必要了解滚动体的制造过程,从而了解其失效的影响因素进而掌握其失效机理,以便改进滚动体质量以及为轴承设计和延长轴承寿命提供理论和数据支持。
一、烧灼案例1 深沟球轴承的烧灼[1]1.1 故障表现某工厂的设备在生产使用过程中其电机主轴及主轴用轴承均遭损坏,该轴承型号为6317 的深沟球轴承。
然而,更换后轴承很快遭损坏,不得已再次换上一个新轴承,结果在短时间内又遭损坏。
图 11.2 失效模式分析维修人员在没有电机主轴图纸的情况下,利用原轴测绘进行委托加工,轴承位轴径尺寸确定偏大,公称直径大了6∼7μm,轴承热装后导致轴承内圈膨胀过大,滚球与内外圈滚道间隙太小,运行过程中受热后继续膨胀,摩擦加剧导致发热严重而引发咬死,继而烧毁破坏。
二、断裂案列2 深沟球轴承保持架铆钉断裂[2]2.1故障表现某套深沟球轴承在交付客户使用300h 后,发生保持架铆钉断裂。
2.2 失效模式分析工作中的轴承受到轴向振动冲击力,使本应沿沟道呈圆周公转的钢球产生轴向冲击力,作用于沟道两侧,致使沟道两侧边缘塑性变形,沟道边缘凸起形成波浪状(均匀分布的26 个波, 两侧峰谷相对, 说明是有规律的振动) ,此轴向冲击力同时作用于保持架兜孔两侧,致使两半保持架分离,铆钉受轴向拉伸力而被拉断。
案列3轴承外圈断裂失效[3]3.1故障表现某轴承外圈断裂,在其滚道表面出现明显的磨损痕迹,轴承中的润滑脂已经固化。
3.2 失效模式分析由于其材质中铬含量偏高,碳含量偏低,材料表面硬度及冲击韧度、疲劳强度等力学性能下降的缘故,致使外圈在滚动过程中,在交变应力的反复作用下发生脆性断裂。
轴承滚动过程中,润滑脂的降解失效,导致外圈和滚柱之间的直接对磨,加速了轴承表面的磨损和脱落。
脱落颗粒引发了滚柱在滚动过程中的振动和跳动,周期性碰撞外圈挡边。
外圈挡边圆角过渡的应力集中处在滚柱不断碰撞后萌生裂,并快速失稳扩展而断裂。
案例4 矿井运输设备某轴承的断裂[4]4.1故障表现轴承的内外圈开裂,保持架严重磨损和断裂,同时在内外圈表面上产生了轴向裂纹、内外圈表面上周向裂纹和内外圈端面上径向裂纹。
4.2 失效模式分析主要是因为轴承装配时配合太紧,使得装配面形状误差过大;轴承在工作时,润滑不良且不对中使得保持架严重过载,摩擦产生大量热量,产生胶合作用,受力后发生断裂。
轴承钢球失效分析实例
赵传国;卢淑君
【期刊名称】《轴承》
【年(卷),期】1994(000)002
【摘要】阐述了钢球失效分析的重要性及钢球失效形式和原因。
通过对几个典型的失效钢球和报废钢球的分析,介绍了一般的分析方法和基本思路。
【总页数】5页(P28-32)
【作者】赵传国;卢淑君
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.3
【相关文献】
1.某航空发动机轴承钢球失效分析 [J], 李青;佟文伟;张开阔;王全
2.GCr15轴承钢热剪切开裂失效分析 [J], 金林奎;袁裕光;赵建国;王春亮
3.轴承钢球的失效分析 [J], 梁华;刘传铭;王浩
4.热轧轴承钢球球坯网状碳化物达标的工艺探讨 [J], 况作田; 张伟男
5.轴承钢球非金属夹杂物失效分析 [J], 于志敏
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轴承故障案例轴承故障案例:1. 轴承负荷过大:某工厂的一台设备在运行过程中,由于负荷过大导致轴承故障。
经过检查发现,设备的工作负荷超过了轴承的额定负荷,导致轴承过早磨损和失效。
2. 轴承润滑不良:一辆机动车的后轮轴承出现异常噪音,经过检查发现轴承润滑不良。
原因是车辆长期在恶劣环境下运行,导致润滑油污染和减少,轴承无法正常润滑,进而导致故障。
3. 轴承安装不当:某工程项目中,一台重型设备的轴承出现异常振动。
经过检查发现,轴承安装时没有按照规定的步骤和方法进行,导致轴承与设备的配合不良,引发故障。
4. 轴承材料疲劳:一台风力发电机的主轴承发生故障,经过分析发现轴承材料出现疲劳现象。
由于风力发电机长期在恶劣环境下运行,轴承受到很大的载荷和振动,导致轴承材料疲劳失效。
5. 轴承过热:一台冶金设备的轴承在运行过程中发生过热现象。
经过检查发现,轴承润滑不良,摩擦热量无法及时散发,导致轴承过热并最终失效。
6. 轴承进水:一台造纸机的轴承发生异常噪音,经过检查发现轴承进水。
原因是设备长期在潮湿环境下运行,导致轴承密封不严,进水进入轴承内部,引发故障。
7. 轴承磨损:一台机床的主轴承出现磨损现象,导致设备运行不稳定。
经过检查发现,轴承长期在高速运转下,摩擦力度大,导致磨损加剧,最终引发故障。
8. 轴承外环裂纹:一台电机的轴承外环出现裂纹,导致设备运行时噪音增大。
经过检查发现,轴承在运行过程中受到过大的外力冲击,导致外环出现裂纹,最终导致轴承失效。
9. 轴承内圈磨损:一台工程机械的转向轴承出现内圈磨损现象,导致设备转向不灵活。
经过检查发现,由于设备长期在恶劣工况下运行,轴承内圈受到严重磨损,进而引发故障。
10. 轴承过度紧固:一台卷烟机的轴承发生异常振动,经过检查发现轴承过度紧固。
由于设备在安装过程中,操作人员将轴承过度紧固,导致轴承无法正常运行,最终引发故障。
以上是关于轴承故障的十个案例,涵盖了轴承负荷过大、润滑不良、安装不当、材料疲劳、过热、进水、磨损、外环裂纹、内圈磨损和过度紧固等不同类型的故障。
轴承失效案例分析-从制造到应用,全面解读轴承失效过程瓦轴质量保证部保持架损坏现象分析(一)损坏原因:1、滚子运行中受到阻滞,或异物、或滚子端面与内圈大挡边滑动不畅有关;2、轴向游隙过小,轴承运行不畅、抱死。
3、保持架受到较大冲击力,频繁变速或内外圈打滑,造成滚子公转速度与保持架转速出现差速,碰撞、破损;改进建议:1、加强保持架强度;2、做好安装前轴、座孔、轴承检查:尺寸精度、清洁度;双列、四列轴承安装前进行游隙复检。
3、安装后试运行检查;噪音、温升、旋转灵活性(转矩测量)黄铜保持架成分及损坏分析一、黄铜保持架成分及作用:1、依据标准:GB1176-1989《铸造铜合金技术条件》,保持架硬度标准≥80HB ,牌号ZCuZn40Pb2,含量表Cu%Al%Pb%58.0-63.00.20-0.800.5-2.5二、元素作用:Pt:加工性能优良;Al:对抗拉强度、硬度、机械性能随含量提高而提高;延伸率和冲击韧性下降。
Zn:影响强度、塑性。
三、1、黄铜保持架通常由于受冲击损坏,如图:切断。
2、制造精度不足:如中心径大小、兜孔尺寸、兜底厚度等。
锤子敲击造成轴承碎裂(一)1、锤子敲击轴承,很容易导致轴承碎裂;2、当轴承加工中没有进行回火稳定组织、或者回火不合格,也容易造成敲击碎裂;3、轴承脆性太大是否也是问题点?贝氏体淬火能否改善?锤子敲击造成轴承碎裂(二)理化检验:调心滚子轴承“轴向偏载”危害一、调心滚子轴承应用于工业机械各领域。
二、轴向偏载的危害:1、安装造成的轴向偏载,由于机械结构不同,无法预知轴向力大小,造成的危害是轴承短时间损坏;2、运行中的轴向偏载异物进入轴承内部损坏模式一、信息来源:浙江永杰铝业1850热连轧精轧工作辊轴承3806-406.4保持架损坏。
二、理化检测情况:对保持架切片检验,材料质量符合标准GB/T711-2008中标准08AL的要求。
滚道表面的擦伤,是由于滚子回转不畅,挤压外滚道所导致;3)内隔圈端面上的圆周划痕,是由于其和内圈之间产生相对滑动所致。