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        22324軸承內(nèi)圈滾道面開裂原因分析

        2010-07-27 10:27:42王學(xué)平鄧有云
        軸承 2010年8期
        關(guān)鍵詞:裂紋

        王學(xué)平,鄧有云

        (六安滾動軸承有限公司,安徽 六安 237161)

        1 存在的問題

        某一22324軸承內(nèi)圈,系由GCr15鋼制造,采用常規(guī)淬、回火工藝進(jìn)行熱處理。在粗磨內(nèi)圈滾道面后,經(jīng)磁粉探傷發(fā)現(xiàn)滾道的兩側(cè),尤其是靠近油溝處出現(xiàn)許多細(xì)小裂紋,個別套圈還出現(xiàn)了多道較深的、垂直于砂輪磨削方向的開裂及翹皮現(xiàn)象,其開裂形貌如圖1所示。經(jīng)線切割后,還出現(xiàn)整塊材料從滾道面脫落現(xiàn)象。

        圖1 裂紋形貌

        2 檢驗

        2.1 金相檢驗

        從出現(xiàn)開裂的軸承套圈上切取一塊試樣(將裂紋沿縱向解剖),制備成金相試樣后,放置在光學(xué)顯微鏡下觀察并按照J(rèn)B/T1255-2001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定,結(jié)果如下:

        (1)滾道表面存在嚴(yán)重的二次淬火層和高溫回火層,二次淬火層深度約0.2 mm,高溫回火層深度約1.0 mm。金相組織見圖2。

        圖2 二次淬火層+高溫回火層金相組織

        (2)裂紋起源于滾道表面的高溫回火層,深度約2.5 mm,其形貌見圖1和圖3[1]。

        (3)裂紋兩側(cè)未發(fā)現(xiàn)有脫貧碳現(xiàn)象(圖3)。

        圖3 裂紋兩側(cè)無脫碳

        (4)內(nèi)圈的淬回火馬氏體組織為4級,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

        2.2 熱酸洗檢驗

        將線切割過程中表面發(fā)生脫落的試樣按照J(rèn)B/T1255-2001標(biāo)準(zhǔn)附錄C進(jìn)行熱酸洗,結(jié)果發(fā)現(xiàn):兩側(cè)滾道面均有裂紋,裂紋的形狀多為網(wǎng)狀,也有垂直于磨削方向的直線裂紋,見圖4。

        圖4 熱酸洗后滾道面裂紋形貌

        3 結(jié)果分析

        在熱處理過程中,內(nèi)圈滾道面往往會因為較深的車刀痕、熱處理組織過熱或因返修致使表面嚴(yán)重脫碳而產(chǎn)生裂紋[2]。在磨削過程中,也會因為磨削熱而產(chǎn)生磨削裂紋。磨削熱與砂輪磨削力和磨削速度成正比。由于磨削力和磨削速度很大,因此,磨削熱會很大,瞬間溫度可達(dá)800~1 500 ℃。在磨削過程中,如果散熱措施不好,很容易造成工件表面燒傷,而GCr15軸承鋼是導(dǎo)熱性較差的材料,操作不當(dāng)很容易燒傷。此外,工件表面高溫也容易造成工件表面發(fā)生二次淬火,產(chǎn)生較大的應(yīng)力而引起裂紋[3]。熱處理裂紋的特點是裂紋一般較深且細(xì),裂紋兩側(cè)沒有脫碳;而磨削裂紋一般較淺,裂紋兩側(cè)無脫碳,燒傷層金相組織會因二次淬火及高溫回火而發(fā)生明顯的變化。

        根據(jù)受檢內(nèi)圈金相組織和裂紋形貌初步判斷如下:(1)裂紋兩側(cè)無脫碳,裂紋產(chǎn)生于熱處理或磨削工序;(2)滾道表面存在嚴(yán)重的二次淬火和高溫回火層,酸洗后裂紋分布呈網(wǎng)狀或與磨削方向垂直,而淬火馬氏體在合格范圍內(nèi),因此,內(nèi)圈滾道面上的裂紋是磨削裂紋。內(nèi)圈一側(cè)滾道面上的裂紋較深,說明該側(cè)滾道面在磨削過程中所承受的磨削應(yīng)力和熱應(yīng)力均較大,因而造成金屬脫落的面積及厚度也較大。

        由以上分析可以確定,送檢的22324軸承內(nèi)圈滾道面裂紋為磨削裂紋,其是造成滾道面開裂及翹皮的主要原因。

        4 預(yù)防措施

        為避免磨削裂紋的產(chǎn)生就要減少磨削熱的產(chǎn)生和加速熱量的散發(fā)。可以采取的預(yù)防措施有:(1)選擇恰當(dāng)?shù)那邢饕?,進(jìn)行充分而均勻的冷卻。(2)選擇合適的砂輪。在磨料確定的前提下,可選用硬度較低、組織號大的砂輪并及時修整,因為大氣孔砂輪自銳性好,散熱性佳,可有效避免燒傷和磨削裂紋。(3)合理選擇磨削進(jìn)給量[3],減小進(jìn)刀量,提高工件圓周速度也可降低磨削溫度,減少燒傷,從而避免磨削裂紋。

        因此,采取的措施是:(1)精心調(diào)整設(shè)備,杜絕大進(jìn)給量磨削,采用均勻進(jìn)給,小火花磨削,2 s無火花光磨加緩慢退刀的操作規(guī)程。(2)確保冷卻液對試件進(jìn)行充分而均勻的冷卻。(3)選用硬度級別為J,組織號為6的橡膠砂輪。

        通過采取上述措施后,再未出現(xiàn)類似的滾道面磨削開裂及翹皮現(xiàn)象。

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