李長生

（皮爾軸承研發(fā)中心 金相實驗室，浙江 新昌 312500）

軸承失效導致箱體破損原因分析

李長生

（皮爾軸承研發(fā)中心 金相實驗室，浙江 新昌 312500）

通過對損壞軸承零件的形貌分析，查找軸承失效的原因，并提出解決辦法。

汽車箱體;破損；軸承; 失效

1 前言

軸承是機械設備的關鍵部件，其壽命往往直接影響到整機的壽命。一部整機中一般有多套軸承，在不同部位的軸承所承受的載荷方式及大小各不相同。通常在非關鍵部位及承載較低部位采用低端軸承，但當這些低端軸承發(fā)生損壞時往往給整機帶來致命的損傷。

2 失效背景

用于某汽車箱體內的6000-OR軸承其承載較低，屬機械中的非關鍵部位，在使用過程中外圈發(fā)生斷裂。軸承斷裂后，一粒鋼球脫出軸承后嵌于傳動鏈輪。由于鏈輪與箱體間隙較小，鋼球卡入鏈節(jié)中后導致鏈節(jié)膨出，膨出的鏈節(jié)與機器外殼發(fā)生接觸，引起箱體破損。該軸承位于凸輪上方，受周期作用的徑向力，工作方式為內圈固定，外圈沿凸輪滾動。為查明軸承失效原因，對失效后的6000-OR軸承內外圈及鋼球進行分析。

3 各零件體視顯微鏡分析

將失效的軸承從機箱中取出，外觀如圖1所示。該軸承保持架斷裂并部分缺損，外圈開裂，鋼球缺失。將該軸承外圈在開裂部位180°位置線切割后，于體視顯微鏡下，觀察各零件損傷形貌。觀察中發(fā)現：

圖1 失效的6000-OR軸承

（1）滾道表面不均勻分布塊狀擦傷及壓痕。

（2）外徑面存在一外力壓痕（見圖2）。

（3）觀察外圈斷口，從裂紋放射區(qū)方向推斷裂紋起始于外圈內徑（見圖3）。

（4）對外圈進行磁粉探傷，在外圈斷口附近的內徑上發(fā)現一軸向缺陷（見圖4）。

（5）未脫落的鋼球外形完整，在鋼球上存在硬物壓痕。

（6）保持架發(fā)生破斷，破斷附近的保持架兜孔已發(fā)生塑性變形。在未發(fā)生破斷的保持架兜孔上可見較深的壓痕（見圖5）。

（7）內圈內外徑存在劃痕，承載區(qū)溝道存在硬物擦傷及壓痕。

圖2 外徑面壓痕

圖3 外圈內徑斷口

圖4 外圈內徑軸向缺陷（磁粉探傷后）

圖5 保持架兜孔上的壓痕

4 內外圈及鋼球熱處理質量檢查

對內外圈及鋼球進行熱處理質量檢查，檢查結果見表 1。

表1 內外圈及鋼球熱處理質量檢查結果

經檢測各零件淬回火組織及硬度符合JB1255-2001標準規(guī)定要求。

5 綜合分析及結論

（1）從各失效零件的損傷情況來看，6000-OR軸承首先發(fā)生失效的零件為軸承外圈。

（2）軸承外圈發(fā)生斷裂后，由于軸承的運轉，鋼球滾過外圈斷裂處，同斷裂處滾道尖角磕碰，造成了鋼球的表面壓傷及碰傷，受傷后的鋼球在滾道中運轉又引起了內外圈滾道的損傷。

（3）鋼球及外圈損傷后，引起軸承運轉不暢，從而造成保持架受力變形。

（4）保持架受力變形后與外圈斷裂部位接觸后產生保持架兜孔部位的磕傷，軸承運轉不暢引起的保持架受力隨運轉時間延長而增大。

（5）保持架受力增大與兜孔部位的磕傷引起保持架破損，鋼球從滾道脫出散落于機器內部，嵌入鏈輪內。

（6）內外圈及鋼球熱處理質量符合JB1255-2001標準規(guī)定要求。

（7）磁粉探傷檢測外圈斷口附近有一軸向材料缺陷。

（8）通過上述分析后確定，外圈內徑部位存在的材料缺陷是導致外圈斷裂的直接原因。

6 建議及措施

（1）使用管料毛坯制造軸承時，應在裝配前對軸承內外圈進行100%磁粉探傷，以消除經常發(fā)生于車制管料毛坯軸承時出現的材料缺陷。

（2）軸承發(fā)生異常時應及時更換，以免造成箱體破損。

（編輯：王立新）

Analysis on reasons of bearing failure causing box damaged

Li Changsheng
(Metallographic Laboratory, Bill Bearing R&D Center,Xinchang 312500,China)

Through analyzing the morphology of damaged bearing parts, the reasons of bearing failure was found, and the solutions were put forward.

car box; damage; bearing; failure

TH133.33+1

B

1672-4852（2014）04-0022-02

2014-06-20.

李長生（1976 -），男，工程師.