轴承钢球表面缺陷检测技术(赵彦玲)思维导图

滚动轴承故障诊断滚动轴承是应用最为广泛的机械零件质疑，同时，它也是机器中最容易损坏的元件之一。

许多旋转机械的故障都与滚动轴承的状态有关。

据统计，在使用滚动轴承的旋转机械中，大约有30%的机械故障都是由于轴承而引起的。

可见，轴承的好坏对机器工作状态影响极大。

通常，由于轴承的缺陷会导致机器产生振动和噪声，甚至会引起机器的损坏。

而在精密机械中（如精密机床主轴、陀螺等），对轴承的要求就更高，哪怕是在轴承上有微米级的缺陷，都会导致整个机器系统的精度遭到破坏。

最早使用的轴承诊断方法是将听音棒接触轴承部位，依靠听觉来判断轴承有无故障。

这种方法至今仍在使用，不过已经逐步使用电子听诊器来替代听音棒以提高灵敏度。

后来逐步采用各式测振仪器、仪表并利用位移、速度或加速度的均方根值或峰峰值来判断轴承有无故障。

这可以减少对设备检修人员的经验的依赖，但仍然很难发现早期故障。

随着对滚动轴承运动学、动力学的深化研究，对轴承振动信号中频率成分和轴承零件的几何尺寸及缺陷类型的关系有了比较清楚的了解，FFT级数的发展也使得利用频率域分析和检测轴承故障成为一种有效的途径。

也是目前滚动轴承监测诊断的基础。

从发展的历程看，滚动轴承故障检测诊断技术大致经历了以下阶段：1961年，W.F.Stokey完成了轴承圈自由共振频率公式的推导，并发表；1964年，O.G.Gustafsson研究了滚动轴承振动和缺陷、尺寸不均匀及磨损之间的关系，这与目前诊断滚动轴承故障的方法是基本一致的；1969年，H.L.Balderston根据滚动轴承的运动分析得出了滚动轴承的滚动体在内外滚道上的通过频率和滚动体及保持架的旋转频率的计算公式。

至此，有关滚动轴承监测诊断的理论体系已经基本完成；1976年，日本新日铁株式会社研制了MCV-021A机器检测仪，其方法是通过检测低频、中频和高频段轴承的信号特征来判断轴承的工作状态；1976～1983年之间，日本精工公司也积极在滚动轴承检测仪器方面做工作，相继推出了NB系列轴承检测仪，利用1～15kHz范围内的轴承振动信号的有效值（rms）和峰峰值（p－p）来诊断轴承的故障；1980年代至今，以改良频率分析的方法来精密诊断滚动轴承的故障、确定故障位置，一直是精密诊断采取的必备方法，其中包括细化谱分析、倒频谱分析、共振解调技术、包络分析技术等。

轴承常见损伤故障图解及解决方法，总结得很全面！高质量的轴承在正确的使用下,可以使用很长一段时间，如果过早的出现损伤，很可能是因为选型错误，使用不当或润滑不良造成的。

因此，在安装轴承时，我们需要记录机器种类，安装部位，使用条件及周围配合。

通过研究总结轴承损伤的类型，发生问题时的使用环境，以避免类似情况再次发生。

轴承损伤方式按下述图片分类，我们可以图片中显示的主要特征来判断轴承损伤形式。

1剥离现象：运转面剥离，剥离后呈明显凸凹状原因：1）负荷过大使用不当2）安装不良3）轴或轴承箱精度不良4）游隙过小5）异物侵入6）发生生锈7）异常高温造成的硬度下降措施：1）重新研究使用条件2）重新选择轴承3）重新考虑游隙4）检查轴和轴承箱加工精度5）研究轴承周围设计6）检查安装时的方法7）检查润滑剂及润滑方法交易担保工业课精益导航|工业课|工业设备人在线商学院小程序2烧伤现象：轴承发热变色，进而烧伤不能旋转原因：1）游隙过小（包括变形部分游隙过小）2）润滑不足或润滑剂不当3）负荷过大（预压过大）4）滚子偏斜措施：1）设定适当游隙（增大游隙）2）检查润滑剂种类确保注入量3）检查使用条件4）防止定位误差5）检查轴承周围设计（包括轴承受热）6）改善轴承组装方法3裂纹缺陷现象：部分缺口且有裂纹原因：1）冲击负荷过大2）过盈过大3）有较大剥离4）摩擦裂纹5）安装侧精度不良（拐角圆过大）6）使用不良（用铜锤，卡入大异物）措施：1）检查使用条件2）设定适当过盈及检查材质3）改善安装及使用方法4）防止摩擦裂纹（检查润滑剂）5）检查轴承周围设计4保持架破损现象：铆钉松动或断裂，保持架破裂原因：1）力矩负荷过大2）高速旋转或转速变动频繁3）润滑不良4）卡入异物5）振动大6）安装不良（倾斜状态下安装）7）异常温升（树脂保持架）措施：1）检查使用条件2）检查润滑条件3）重新研究保持架的选择4）注意轴承使用5）研究轴和轴承箱刚性5擦伤卡伤现象：表面粗糙，伴有微小溶敷；套圈档边与滚子端面的擦伤称作卡伤原因：1）润滑不良2）异物侵入3）轴承倾斜造成的滚子偏斜4）轴向负荷大造成的挡边面断油5）表面粗糙大6）滚动体滑动大措施：1）再研究润滑剂、润滑方法2）检查使用条件3）设定适宜的预压4）强化密封性能5）正常使用轴承6生锈腐蚀现象：表面局部或全部生锈，呈滚动体齿距状生锈原因：1）保管状态不良2）包装不当3）防锈剂不足4）水分、酸溶液等侵入5）直接用手拿轴承措施：1）防止保管中生锈2）强化密封性能3）定期检查润滑油4）注意轴承使用7磨蚀现象：配合面产生红锈色磨损粉粒原因：1）过盈量不够2）轴承摇动角小3）润滑不足（或处于无润滑状态）4）非稳定性负荷5）运输中振动措施：1）检查过盈及润滑剂涂布状态2）运输时内外圈分开包装，不可分开时则施加预压3）重新选择润滑剂4）重新选择轴承8磨损现象：表面磨损，造成尺寸变化，多伴有磨伤，磨痕原因：1）润滑剂混中入异物2）润滑不良3）滚子偏斜措施：1）检查润滑剂及润滑方法2）强化密封性能3）防止定位误差9电蚀现象：滚动面有喷火口状凹坑，进一步发展则呈波板状原因：滚动面通电措施：制作电流旁通阀；采取绝缘措施，避免电流通过轴承内部10压痕碰伤现象：卡入固体异物或冲击造成的表面凹坑及安装是的擦伤原因：1）固体异物侵入2）卡入剥离片3）安装不良造成的撞击，脱落4）在倾斜状态下安装措施：1）改善安装、使用方法2）防止异物混入3）若因金属片引起，则须检查其他部位11蠕变现象：内径面或外径打滑，造成镜面或变色，有时卡住原因：1）配合处过盈量不足2）套筒紧固不够3）异常温升4）负荷过大措施：1）重新研究过盈量2）研究使用条件3）检查轴和轴承箱精度轴承在日常生活使用中，需要谨慎注意其使用，下面让我们看看我们需要注意的七大事项：1、收割机中的铆合件如动刀总成，铆钉一般都是冷挤制成，在铆合时不应加热，如加热会降低材质强度。

GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。

钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。

热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。

关键词：GCr15 轴承钢球热处理设计热处理工艺热处理缺陷引言滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。

缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。

图 1 轴承及钢球实物图滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。

常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。

轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。

当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。

为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。

滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。

在每一瞬间，只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。

力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。

在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。

滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。

滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。

在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。

⚫CRB 外圈滚道超精一侧挡边被油石磨成白色one side rib become white by honing Stone in honing process
⚫内倒角磕碰伤/ Insider Corner dent
⚫套圈外径支撑划伤(有深度)/ Trace in the outer side surface(Depth) ⚫滚道中挡边支撑划伤(有深度)/ Scratch in middle rib (Depth)
⚫外圈外径表面有磨削烧伤及裂纹/ Grinding crack and burning in OD surface
⚫外圈外径面生锈/ Rust on the outer surface
⚫内圈滚道表面长划伤/ Long scratch on the raceway
⚫外圈外径表面有深磕伤/ Deep dent on the outer diameter
⚫内圈滚道有磕伤/ CRB Raceway dent
⚫外圈滚道有长划伤/ Long scratch on the raceway ⚫内圈滚道有长划伤/ Long scratch on the raceway
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⚫多处测量痕迹(有深度,能感觉) / Too many measuring marks(Depth, can feeling)
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☺⚫外径分段支撑座痕迹Subsection shoe marks on the OD
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⚫TRB内圈挡边有圆周划伤/ Circle scratch on the rib side face
⚫内圈滚道超精圆周划伤(有深度,能感觉)/ Circle scratch for honing raceway (Depth, can feeling)。

GCr15轴承钢制轴承零件球化退火组织缺陷分析高碳铬轴承钢是制造滚动轴承零件(套圈和滚动体)的主要钢种，其中以GCr15钢用量最大。

轴承套圈绝大部分是由轴承钢棒料锻成轴承套圈锻件毛坯。

其锻造始锻温度1100℃左右，终锻温度850℃左右，锻后的硬度较高，一般为255~340HBW，组织为片状珠光体组织(见图1)，不容易切削。

图1 锻造毛坯未球化退火片状组织(500×)为了给最终淬回火处理准备良好的原始组织，同时能得到优越的加工性能，必须经过球化退火，获得均匀分布的细粒状珠光体组织。

把硬度控制在170~220HBW最有利于切削加工。

高碳铬轴承钢零件球化退火后的显微组织为细小、均匀分布的球化组织(见图2)，应符合《JB/T1255-2014 滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》标准第一级别图中第2~4级，允许有点状的球化组织存在，不允许有第1级和第5级的组织存在。

图2 正常球化退火后的球化组织(1000×)通常在实际生产过程中，由于受工件大小、装炉方法、装炉数量、球化加热温度高低以及退火前原始组织不均匀性等因素的影响，会使球化退火后组织产生过热(粗片状珠光体)、欠热(细片状珠光体)、不均匀粗粒状珠光体等不合格组织出现，严重影响后工序加工质量，甚至会产生废品，导致产品批量报废。

因此，对退火缺陷组织进行原因分析，并采取有效纠正预防措施是很有必要的。

1.粗片状珠光体(退火过热金相显微组织)图3所示球化组织为退火过热金相显微组织，其特征是金相显微组织中出现大小分布不均的粒状珠光体和部分粗片状珠光体。

图3 片状珠光体组织(1000×)产生上述金相显微组织的原因:由于球化退火加热温度过高或在偏高温度下长时间保温;装炉量过多，炉内均温性差;原材料碳化物不均匀性严重(如碳化物带状严重)，在碳化物数量少的区域对过热更为敏感。

在正常工艺下仍有部分工件或工件局部加热温度过高或保温时间长，容易引起局部过热，形成粗片状珠光体组织。