調心滾子軸承常見于機械設備上，一個常見的調心滾子軸承在機械設備中運行時得到嚴重損壞的形貌圖，并分析一下此調心滾子軸承故障失效的原因。此調心球軸承主要的故障就是軸承裂紋的產生和網狀碳化物的缺陷。

1、調心滾子軸承損壞形貌圖介紹

此調心滾子軸承在運轉過程中導致嚴重損壞，內圈表面嚴重燒傷，最終導致軸承失效，無法使用。圖1為此軸承的整體外圈，圖2為此軸承內圈碎片及軸套外觀，圖3位此軸承的滾子表面圖，圖4為此軸承的保持架。

圖1 外圈外觀形貌

圖2 內圈碎片及軸套外觀形貌

圖3 滾子表面形貌

圖4 保持架外觀形貌

一裂紋從外圈端面延伸至滾道表面( 圖 5) ;外圈滾道上運轉軌跡發(fā)生偏斜，一側磨痕靠近一端面倒角處，另一側磨痕距另一側端面處約30 mm，滾道表面有燒傷現(xiàn)象，如圖 6 所示。

圖5 外圈裂紋形貌

圖6 外圈滾道表面磨痕形貌

4塊內圈碎片的表面損壞特征基本相同，取其中一塊進行檢驗。一裂紋橫穿下滾道( 以圖片上下方向分為上滾道和下滾道) 表面至中間擋邊，在下滾道表面輾壓變形痕跡偏向擋邊；上滾道表面發(fā)黑，有燒傷現(xiàn)象和剝落坑，并有間距約58 mm，寬約 17 mm 長短不一的擠壓變形痕跡，如圖 7 所示。

圖7 內圈滾道表面損傷形貌

4粒滾子表面腐蝕較嚴重，剩余滾子表面也有銹跡；滾子工作表面均有擠壓變形痕跡( 圖 3) 。保持架表面腐蝕嚴重，其中一件已斷裂( 圖 4) 。

2、調心滾子軸承裂紋產生原因

通過宏觀和微觀的分析可知，，內圈滾道表面輾壓變形痕跡偏向擋邊；軸承工作表面均被燒傷;套圈表面均產生裂紋，同時內圈和滾子表面均產生塑性變形，尤其是內圈塑性變形區(qū)有大量的細小裂紋。上述現(xiàn)象說明該軸承是由于工作表面被燒傷而變質，從而產生裂紋并發(fā)生斷裂失效，由此也可以確定軸承的失效模式為熱裂。

機械設備使用在重載、大沖擊載荷、多粉塵等惡劣工況條件下。軸承在工作運轉時發(fā)生偏轉，造成內部間隙不足，內部滾動體因運動空間的限制，軸承的自動調心功能受到影響，導致軸承受力不均，一側滾子與滾道產生了擠壓，造成軸承局部受載過大。滾子和滾道之間擠壓摩擦產生大量的摩擦熱，潤滑油無法帶走更多的熱量，致使?jié)L子和內、外圈溫度升高。軸承溫升反過來破壞已形成的潤滑油膜，會出現(xiàn)滾子與套圈的干摩擦，產生的熱量越來越多，巨大熱量無法散出，內、外圈與滾子溫度急劇升高，尤其是內圈滾道近表面層溫度在短時間內超過奧氏體化溫度，使內圈滾道近表面層進行了二次淬火。

軸承運轉過程中溫度的升高使材料的組織和強度發(fā)生變化，當應力( 包括因二次淬火產生的熱應力) 超過材料的抗拉強度時，材料便會出現(xiàn)裂紋。在后續(xù)的運轉中，裂紋擴展，直至斷裂。

3、調心滾子軸承網狀碳化物缺陷分析

網狀碳化物的存在會削弱金屬基體晶粒間的聯(lián)系，使軸承鋼的力學性能降低，尤其是耐沖擊性能降低，而且隨著網狀碳化物嚴重程度增加，沖擊韌性和接觸疲勞強度均會降低。該軸承內圈部分碳化物網狀已呈封閉狀，在一定程度上降低了內圈的抗沖擊性能和接觸疲勞強度。

綜上所述，軸承在運轉中發(fā)生偏轉，導致受力不均產生擠壓摩擦并產生大量的摩擦熱，熱量使內、外圈及滾子溫度升高，使材料物理性能發(fā)生變化，產生裂紋，這是導致軸承在運轉過程中發(fā)生失效的主要原因；另外，內圈碳化物網狀不合格，在一定程度上降低了內圈的力學性能，則是導致內圈失效的潛在因素。

為避免此現(xiàn)象的產生，在安裝時，應將軸承安裝到位，使其處于正確位置并調整徑向游隙，避免游隙過大；另外，還要注意在軸承運轉過程中應使?jié)櫥冀K處于良好狀態(tài)等。

（來源:中華軸承網）

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