申明月
(瓦房店軸承集團(tuán)傳動機(jī)械軸承研究所,遼寧大連 116300)
圓柱滾子軸承承載能力強(qiáng),同時額定轉(zhuǎn)速較高,常用于各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備中,是應(yīng)用最廣泛的軸承之一。NJ型的圓柱滾子軸承常被用在振動電機(jī)中,而振動電機(jī)又用于破碎機(jī)、振動篩、打包機(jī)、打樁機(jī)等遍布建筑、建材、冶金、輕工等行業(yè)的諸多設(shè)備之上。本文通過分析某振動電機(jī)用圓柱滾子軸承的損壞形式,探討其損壞機(jī)理。
某軸承公司生產(chǎn)的圓柱滾子軸承使用在振動電機(jī)上,軸承內(nèi)圈滾道在載荷區(qū)剝離,剝離形貌如圖1所示;軸承內(nèi)徑面對應(yīng)剝離位置發(fā)生蠕動腐蝕,如圖2所示;軸承外徑面有滑動痕跡,如圖3所示。
圖1 內(nèi)圈剝離形貌
圖2 軸承內(nèi)徑面蠕動腐蝕形貌
圖3 軸承外徑面滑動形貌
軸承配合方式:內(nèi)圈間隙配合;軸承冷卻方式:自然;軸承潤滑方式:脂潤滑。
待檢試樣如圖4所示,從左至右依次為外圈、內(nèi)圈。
圖4 送檢試樣形貌
采用ARL4460直讀光譜分析儀按GB/T4336—2016《碳素鋼和中低合金鋼多元素含量的測定火花放電原子發(fā)射光譜法(常規(guī)法)》對送檢的外圈、內(nèi)圈試樣進(jìn)行檢測。根據(jù)圖紙,送檢的外圈、內(nèi)圈試樣材料牌號為標(biāo)準(zhǔn)GB/T18254—2016《高碳鉻軸承鋼》中的GCr15,檢驗(yàn)結(jié)果見表1。根據(jù)檢測結(jié)果,送檢試樣的化學(xué)成分均符合圖紙中規(guī)定的優(yōu)質(zhì)鋼標(biāo)準(zhǔn)要求。
表1 化學(xué)成分檢測結(jié)果%
采用HR-150A洛氏硬度計(檢測范圍:20~67HRC),按GB/T230.1—2018《金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)方法》對外圈和內(nèi)圈試樣端面及芯部進(jìn)行檢測。該軸承內(nèi)外圈有效壁厚均為13.25 mm,檢測結(jié)果見表2。根據(jù)圖紙,外圈和內(nèi)圈試樣硬度均不符合GB/T34891—2017《滾動軸承高碳鉻軸承鋼零件熱處理技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)要求。
表2 硬度檢測結(jié)果HRC
采用LEICA DMRXE金相顯微鏡按GB/T10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定-標(biāo)準(zhǔn)評級圖顯微檢驗(yàn)法》對送檢試樣進(jìn)行檢測,檢測結(jié)果見表3。根據(jù)檢測結(jié)果,非金屬夾雜物符合GB/T18254—2016《高碳鉻軸承鋼》標(biāo)準(zhǔn)要求。
表3 非金屬夾雜物檢測結(jié)果級
采用LEICA DMRXE金相顯微鏡按GB/T34891—2017《滾動軸承高碳鉻軸承鋼零件熱處理技術(shù)條件》對外圈和內(nèi)圈試樣進(jìn)行檢測,檢測結(jié)果見表4。由于內(nèi)外圈表層組織中屈氏體含量較大,已無法對其進(jìn)行淬火馬氏體組織級別評定。外圈和內(nèi)圈金相組織均不符合GB/T34891—2017《滾動軸承高碳鉻軸承鋼零件熱處理技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)要求,照片見圖5-10。
表4 顯微組織檢測結(jié)果級
圖5 外圈距表層3mm 以內(nèi)屈氏體×500
圖6 外圈距表層3mm 以外屈氏體×500
圖7 內(nèi)圈距表層3mm 以內(nèi)屈氏體×500
圖8 內(nèi)圈距表層3mm 以外屈氏體×500
圖10 內(nèi)圈網(wǎng)狀碳化物組織×500
送檢的外圈和內(nèi)圈試樣表層及芯部屈氏體均超標(biāo),這是由于熱處理加熱不足或冷卻不良所致。
超標(biāo)的屈氏體引起軸承的硬度和強(qiáng)度下降,對其耐磨性和耐疲勞性也不利[1]。由于內(nèi)圈的屈氏體超標(biāo)更為嚴(yán)重,其硬度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求[2];內(nèi)圈的網(wǎng)狀碳化物超標(biāo),在軸承使用過程中也會加劇其剝離,因此內(nèi)圈在載荷區(qū)首先發(fā)生剝離。
軸承顯微組織決定其機(jī)械性能,因此產(chǎn)品加工過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝,避免產(chǎn)生不合格組織。