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特大型轴承外圈早期失效原因分析

某轴承用户响应有一套特大型双列调心滚子轴承轴承在使用经过中发现外圈滚到出现早期失效，该套轴承圈用于水泥立磨辊，责任环境较差。该型号材料为GCr15SiMn钢，其加工工艺经过为：φ300mm原材料进厂超声波探测→下料段→锻形成形→球化退火→车加工→热解决→探测→磨削加工→探测→安设入库。现笔者对其进行理化锻真金不怕火分析，找出失效原因。

1.理化锻真金不怕火

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（1）宏不雅锻真金不怕火

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外圈经气割取样，滚说念面合座有摩擦磨损现象，局部区域有不规章孔洞，除此之外未发现其他相配。

（2）化学要素分析

对外圈进行取样，大小为15mm×15mm×15mm，接受直读光谱仪进行化学要素分析，其化学要素允洽GB/T18254—2016中GCr15SiMn次第条目。

（3）金相锻真金不怕火

领先，低倍不雅察。制取孔洞部位断面试样口后不雅察，可见断口名义芜俚，上有闪闪发光的晶粒棱面，除此之外，还散布有孔洞，俗称“豆腐渣”断口。

制取试样汗漫截面后低倍不雅察，可见名义有多量孔洞散布，边际呈尖角状，个别孔洞深不见底。

（a）断口 （b）金相宏不雅形色

其次，金相不雅察。制取孔洞部位截面金相试样后在OLYMPUSGX51显微镜下不雅察，可见截面上有多量不规章尖角状孔洞散布，边际有氧化，个别孔洞深不见底。

终末，扫描电镜断口分析。制取孔洞部位断口后，在JSM-6610LV扫描电镜下不雅察，可见断口上散布有多量有尖角状孔洞，孔内局部有金属熔融形色。

（4）材料及热解决质地检测

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制取外圈纵横截面金相试样后，在光学显微镜下不雅察，依据材料次第GB/T 18254—2016及热解决次第JB/T 1255—2014进行评定。

2.分析盘考

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通过对该套圈宏不雅锻真金不怕火、要素分析、金相锻真金不怕火以及材料与热解决质地锻真金不怕火，以为该套圈名义舛误为过烧孔洞，不错确定该套圈存在过烧现象。

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经查，对该批套圈棒料进厂锻真金不怕火时未发现原材料舛误，由此不错确定该孔洞为铸造经过中形成的。

轴承套圈在铸造时要是加热温度卓绝工艺温度的上限，在此温度保温时辰又很长，则材料会过热，严重时过烧，不但名义层金属晶界被氧化开裂，而且金属里面要素偏析较严重的区域，晶界也启动溶化，形成尖角状洞穴。在这种现象下进行铸造，材料受到重锤的锻打，使工件产生扯破，形成较大的孔洞，此种舛误大部分出当今倒角、端面和内径上。铸造过烧套圈的名义时势如桔子皮，上头散布有细微的缝隙和很厚的氧化皮。

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由于套圈存在过烧孔洞，过烧组织不祥了晶界，极地面割裂了基体的相接性，裁汰材料的强度和塑性，增多脆性。由于套圈铸造后名义有很厚的氧化皮，在该工序很难发现过烧现象，独一在车加工或者磨加工后才可能暴露出过烧特征。

3.论断及提出

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（1）该外圈存在严重的过烧孔洞是形成外圈早期失效的告成原因。

（2）过烧孔洞主要形成于套圈铸造前加热经过，由于加热炉“跑温”、操作主说念主员莫得严格膨胀工艺规程等原因导致加热温度高于工艺温度上限，应该通过依期校准炉温弧线、操作主说念主员严格膨胀工艺规程，严查工艺递次等工夫裁汰过烧概率。

增多探测工序，宜接受荧光磁粉进行探测，使舛误自满更为了了，麻点孔洞为铸造过烧短所在致，发现过烧套圈，应立即报废。

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特大型调心滚子轴承偏载失效案例信服

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这里的调心滚子轴承是使用在某风力发电机上的主轴轴承，据了解，该大型调心滚子轴承在使用经过中承受了较大的轴向载荷，从而导致调心滚子轴承偏载，整套轴承无法进行调心，形成轴滚说念名义剥落，最终导致轴承失效的。

1、调心滚子轴承偏载失效宏不雅形色

该调心滚子轴承一侧聚合近齿轮箱， 标为A侧；另一侧聚合叶片，标为B侧。外圈两侧滚说念名义A侧存在浅层剥落及碾压陈迹，部分区域名义变色，其端面靠外径面侧存在周向运转磨损陈迹；另一侧滚说念名义存在周向磨损陈迹及多条轴向压痕，如图1a所示。外径名义存在微动腐蚀陈迹，如图1b所示。

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图1 调心滚子轴承外圈部分形色

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内圈两侧滚说念名义A侧存在多处剥落，碾压严重;B侧运转磨损陈迹不较着；两头挡边存在挤压、磨损陈迹，如图2a所示。内径名义存在较着的微动腐蚀陈迹，如图2b所示。

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图2 失效轴承内圈部分形色

对轴承内圈A侧滚说念剥落处不雅察发现，剥落以图示箭头概念由A侧外挡边侧沿轴向向内扩展，如图3所示。

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图3 轴承内圈剥落形色

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A侧滚子责任名义存在剥落，碾压严重，名义变色；B侧滚子两头及中间区域存在周向运转磨损陈迹，如图4所示。

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图4 失效轴承部分滚子形色

A侧保执架兜孔内存在多量金属碎片及较深挤压陈迹及运转磨损陈迹，部分兜孔边沿存在卷边现象； B侧保执架兜孔内有极极少金属屑，挤压陈迹及运转磨损陈迹较轻，如图5所示。

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图5 失效轴承保执架兜孔

2、导致调心滚子轴承偏载失效的原因分析

1）调心滚子轴承在安装、使用中要是受到较大的轴向载荷，使得单侧滚说念承载较大，容易产生轴承卡死、旋转不纯真、无法调心等不良影响，导致轴承失效。

2）该调心滚子轴承外圈、内圈的A侧滚说念剥落、碾压严重，内圈剥落由A侧外挡边沿轴向向内扩展，况兼A 侧滚子升沉面也存在剥落、磨损陈迹，以及该侧的保执架碾压严重，阐明轴承在使用中受到了较大的轴向载荷，导致轴承偏载，一侧滚说念承载较大，另一侧滚说念承载较小，无法进行调心，形成轴承套圈A侧滚说念及该侧滚子责任名义疲倦剥落，最终导致轴承失效。

3）由该轴承内圈内径名义轴向等间距微动腐蚀陈迹看出，轴承在运转经过中振动较大或者与主轴合营面不够素雅，构兵名义作微小往还舞动，名义微凸体氧化并被磨掉，产生微动腐蚀。

4）另外，轴承外圈两处淬回火屈氏体组织不允洽次第条目，阐明该外圈热解决工艺不妥，产生了不对格的屈氏体组织，裁汰了轴承的使用寿命。

5）剥落处碾压严重，阐明轴承剥逾期并莫得罢手运转，不竭运转一段时辰，直至轴承温度升高，温度检测器报警。

3、调心滚子轴承失效主要原因

调心滚子轴承在使用经过中承受较大的轴向载荷，使得单侧滚说念承载较大，导致轴承偏载。整套轴承在运转经过中，无法调心，形成轴承套圈滚说念及滚子责任名义疲倦剥落，导致轴承失效，此调心滚子轴承使用经过中发生偏载，是轴承失效的主要原因，由于热解决可不妥，轴承外圈产生不对格的屈氏体组织，裁汰了轴承的使用寿命。

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