精密机床轴承磨损失效分析.pdf

1 记录号记录号JS-AL-转动设备（轴承和齿轮）-024 精密机床轴承磨损失效分析 摘要摘要精密机床主轴承由GCr15钢制造，经860℃淬火后150℃回火，滚道处经粗磨、精磨和 研磨加工。使用仅2小时后，在滚道上出现灰白色的“白亮带”，使轴承精度降低，机床精 度下降，影响使用寿命。分析结果说明白亮带属于接触疲劳磨损失效。失效原因与接触应力 及轴承的内在质量有关， 接触应力越大， 越易形成白亮带。 当滚道表面的磨削变质层越严重， 则越易形成白亮带。 关键词关键词精密机床；主轴承；滚道；白亮带；接触疲劳磨损失效 材料种类/牌号材料种类/牌号轴承钢/ GCr15 概述 概述 精密机床主轴承由GCr15钢制造，经860℃淬火后150℃回火，滚道处经粗磨、精磨和研 磨加工。使用仅2小时后，在滚道上出现灰白色的“白亮带”，使轴承精度降低，机床精度 下降，影响使用寿命。 测试过程与结果 测试过程与结果 滚道表面白亮带用电镜观察， 其上布满大小不同的点剥落坑， 坑底部有准解理断裂特征 及被硬质点挤压而形成的塑性变形挤压坑， 这种分布密集的小坑在光线的照射下， 发生漫散 射，在宏观上看起来呈灰白色。分析过程见图1至图5。 图1 剥落坑透射电镜二次复型像。 坑底部有短小的河流状条纹。 滚道与滚柱在工作过程 中作用于滚道表面，接触应力较高，微裂纹以准解理方法扩展，造成点状剥落。 2 图2 轴承工作时，滚道与滚柱之间由于存在硬质点而引起磨料磨损现象，出现平行沟槽。图 中所示沟槽与剥落坑相连的形态，剥落坑底部有准角断理断裂的河流花样。 图3 右上方平行条纹为磨料磨损引起的沟糟。中间区由于硬质颗粒磨料挤压造成许多 微裂纹，但还未发生剥落。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 3 图4 滚道表面由于硬质点作为磨料形成的呈长条状的挤压坑， 沿同一方向排列。 当滚 道表面微区某些部位硬度偏低， 即磨削时形成的变质层较严重时， 经硬质点挤压， 易形成这种具有塑性变形特征的挤压坑。 估计在磨削过程中出现烧伤而导致硬度 下降，致使容易产生挤压坑。 图5 图中右边的平行条纹为磨损引起的沟槽，为磨料磨损特征。当磨粒较钝和滚道表 面较软时出现犁沟状，即金属向沟槽两侧隆起，图中沟槽侧面具有这一特征。图 中左上呈三角形带棱角的为挤压坑。这些特征说明这一区域表面较软，有磨削变 质层存在。变质层即磨削烧伤层，出现硬度下降、强度降低等缺陷。 w w w . b z f x w . c o m 4 讨论和结论 讨论和结论 分析结果说明白亮带属于接触疲劳磨损失效。 失效原因与接触应力及轴承的内在质量有 关，接触应力越大，越易形成白亮带。当滚道表面的磨削变质层越严重，则越易形成白亮 带。 这种磨损失效有两种可能（1）轴承滚道内在组织正常的情况下，发生剥落坑的主要 原因是由外来的硬质点夹在滚道内，在滚动时成为磨料磨损导致早期失效。（2）当滚道内 壁发生磨削烧伤导致硬度下降时， 其表面不耐磨而出现金属磨损， 随后迅速扩大而导致早期 失效。 参考文献 参考文献 [1]黄振东.钢铁金相图谱.北京中国科技文化出版社，2005，1268-1270 页. 资料整理人资料整理人王冬梅 国家钢铁材料测试中心 审核人 审核人 吴伯群 国家钢铁材料测试中心 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载