失效分析案例讲解

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从失效案例分析轴承的早期失效

作者：龙力虎

来源：《科技创新与应用》2013年第27期

摘 要：随着社会的不断发展，工业上的机械化也在不断的进步。特别是近几十年，科学技术的蓬勃发展，更带动了工业上的迅速发展。在现代化的机电行业中，轴承这个基础工件的应用最为广泛。不管是最普通的机械设备，还是高端的机电领域，轴承都是不可或缺的基础工件。所以，在机械化建设的现代，能够确保轴承的正常工作是非常重要的，一定要保证轴承的设计能跟上机械化事业的进程。

关键词：轴承失效；失效原因；案例分析

随着社会经济的不断发展，工业领域也取得了飞跃式的进步。在现代化的机械行业中，轴承的应用最广泛，从最普通的设备到高端的机电领域，都离不开轴承的支持，所以轴承能在各种不同的环境中保证正常的工作是相关的技术人员热切关注的问题之一。为了跟上时代的进步，工业领域也在不断的发展、进步，轴承的应用技术也取得了相应的发展。目前，国内的机械化生产中引进一些新型的轴承设计，推动了机械工程的发展，但同时，这些新型的轴承依然存在一些问题，比如轴承的早期失效。

1 轴承早期失效的主要原因及其形式

1.1 轴承与其他工件之间的接触疲劳会造成轴承的早期失效。轴承的这种接触疲劳主要发生在轴承的表面。接触疲劳经常伴随着裂纹的产生，这种早期失效通常先从表面的最大切应力的地方开始，然后向其他部位扩展，造成整个表面的脱落，加速了轴承的早期失效。

1.2 各个工件之间的摩擦力会造成轴承的早期失效。机械的运作会导致工件之间的磨损逐渐加剧，逐个损坏轴承的零件，最终会导致轴承失去尺寸上的精度，工件之间的磨损也会影响到工件形状的变化，失去工作中的精确度，影响工作的效果。这种因为磨损造成轴承的早期失效是最普遍的失效方式之一，从形式上来看，这种方式主要分为磨粒磨损造成的失效和粘着磨损引起的轴承早期失效。

佳木斯大学

失效分析案例

姓名：***

学号：***********

专业：金属材料工程

班级：一班 失效分析案例

0 零件背景：

某⼀外径为 ø450 mm, 壁厚为 50mm 的GCrl5SiMn 钢轴承圈 ,在最终热处理后进⾏磨削加⼯时,批量产⽣沿径向由外表⾯迅速向内表⾯扩展的开裂,造成很大的经济损失。其⽣产⼯艺为轧制(1050～1150℃锻造) 球化退火→机械加⼯→淬⽕(840 ℃)⼗回⽕(170℃)→磨削等⼯序。

1.1 化学成分分析

取一部分试样碎末，利用化学元素分析仪分析零件成分。

从上表看出，零件的化学成分符合标准要求。

1.2 硬度分析

在⾦相抛光⾯上,从裂纹源处开始沿轴向至壁厚中部每隔 3 mm

检测其硬度。

表 2 显⽰,裂纹边缘硬度与内部硬度基本⼀致,硬度均大于 60

HRC,符合标准要求;⽆明显脱碳软化现象。 1.3 断口宏观形貌

采⽤机械加压⽅法使套圈沿裂纹断开,⾸先对断⼝形貌⽤⾁眼观察。

⽤线切割从试样断⼝处切取⼀块含有裂纹源区⼗裂纹扩展区⼗压断区的断⼝试样。 ⽤酒精清洗后在丙酮中⽤超声波清洗 20 min

取出⼲燥,⽤扫描电镜观察该断⼝形貌

通过⾁眼观察发现,裂纹源位于轴承套圈外表⾯沟槽尖⾓处。试样两断⾯均为裂纹扩展形成,裂纹长⽽平直,由轴承套圈外表⾯沿径向向内表⾯扩展,初始裂纹最深处约为 15 mm,裂纹总长约 60mm。初始裂纹有褐⾊氧化条纹,继续向⾥扩展为灰⾊,裂纹表⾯光滑细腻呈瓷状,属典型的脆性断⼝特征。新断⼝呈银灰⾊,断⼝组织细密有⾦属光泽,说明晶粒很细⼩。

由图 2a 可见,断⼝平齐呈放射状特征,没有明显的塑性变形迹象,断⾯结构呈细瓷状,边缘⽆明显剪切唇,也⽆纤维状。

由图 2b 可见,断⼝形貌为韧窝⼗解理断⼝,呈混合断⼝特征。

大部分属于沿晶脆性开裂,沿晶分离⾯平滑,⽆微观塑性变形特征,晶粒均匀细⼩,⽆过热特征。 但发现有很长很深的⼀条穿晶带(如箭头所⽰),认为应该存在某种链条状脆性组织缺陷。

失效分析报告

HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

**产品失效模式

分析报告

项目名称：

样品名称：

型号规格：

分析项目组：

编写日期：

**产品失效模式分析报告 报告编号

总页数

项目名称

样品规格型号 产品名称

样品提供部门 样品提交时间

取样数目 （详细样品取样） 供应商

测试环境 温度： 湿度 ： 气压：

分析方法 宋体 五号 常规 单倍行距，此表格必须在一页上。

分析结论

改善措施 （检验规范） 责任部门

（流程修改） 责任部门

（设计更改） 责任部门

（其他） 责任部门

********失效分析

一 失效现象描述

宋体 小四 常规 单倍行距编写

二 样品背景资料描述

（附失效分析数据收集表即可）

三 分析过程

四 结论验证及结果

五 建议改善措施 设计准则

仪器设备 序号 名称 型号 编号

签名 测试工程师 编制 审核 批准1 批准2

年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日 年 月 日

工序名：铆压

工步名：顶水室

频度 OD1:

(P) 控制措施 1设备点检调试，预防性保养失效原因 1设备未动作，气缸漏气3

(P) 控制措施 2失效原因 2

(P) 控制措施 3失效原因 3

(P) 控制措施 4失效原因 4

(P) 控制措施 5失效原因 5

频度 OD1:

(P) 控制措施 1设备点检调试，预防性保养失效原因 1压头行程长2

(P) 控制措施 2失效原因 2

(P) 控制措施 3失效原因 3

(P) 控制措施 4失效原因 4

(P) 控制措施 5失效原因 5

频度 OD1:

(P) 控制措施 1设备点检调试，预防性保养失效原因 1压头行程短2

(P) 控制措施 2失效原因 2

(P) 控制措施 3失效原因 3

(P) 控制措施 4失效原因 4

(P) 控制措施 5失效原因 5

频度 OD1:

(P) 控制措施 1设备点检调试，预防性保养失效原因 1各个气缸压力不均衡、漏气3

(P) 控制措施 2失效原因 2

(P) 控制措施 3失效原因 3

(P) 控制措施 4失效原因 4

(P) 控制措施 5失效原因 5

频度 OD1:

(P) 控制措施 1设备点检调试，预防性保养失效原因 1压头位置分布不准确3

(P) 控制措施 2失效原因 2

(P) 控制措施 3失效原因 3

(P) 控制措施 4失效原因 4

(P) 控制措施 5失效原因 5失效原因、后果及措施分析

失效模式 1：

压头未顶水室

(D)失效模式探测 1

失效模式 2：压的太紧

(D)失效模式探测 1

失效模式 3：压得太松

(D)失效模式探测 1

失效模式 4：

压头压力不均衡

(D)失效模式探测 1

失效模式 4：

压头未全部作用在工

件上

(D)失效模式探测 17D2:D3:严重度 S

后果 1铆齿无法折弯，漏水7

后果 2

后果 3

后果 4

后果 5

7D2:D3:严重度 S

后果 1压坏水室，漏水7

后果 2铆齿高度低，影响后道装配5

后果 3

后果 4

后果 57D2:D3:严重度 S

后果 1胶条间隙大，漏水7

后果 2铆齿高度高，影响后道装配5