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技術資料
發布時間：2021-07-09 點擊：2139
3、深溝球軸承保持架材料缺陷：裂紋、大塊異金屬夾雜物、縮孔、氣泡及鉚合缺陷缺釘、墊釘或兩半保持架結合面空隙，嚴重損傷等均可能造成保持架斷裂。
深溝球軸承在長時間使用后檢查時，發現保持架斷裂，分解后發現滾道有局部脫落。這類軸承應用非常廣泛，但在多年的使用過程中，出現過架斷裂、滾道脫落等問題，造成保持架斷裂的原因是什么？下列軸承與您分享實例和具體原因。
深溝式軸承保持架斷裂故障特征分析
整個失效軸承顏色鮮艷，內外圈表面無損傷，如圖1所示；圖2所示，某鋼球保持架固定孔靠近一側的鉚釘鉚接處斷裂。
在軸承工業中，把這個過程放在內外圈的中間稱為“裝配”或“合套”。工藝如下：好內外圈，內圈靠邊放置，鋼球、分球放入，用小爪將鋼球均勻地分開，放置于托架上，將兩片托架固定在一起。是否有一種恍然大悟的感覺？
在切削軸承外圈時，發現在外圈滾道底部有較明顯的變色接觸痕跡，接觸痕跡變得粗糙，如圖3所示；在內圈滾道沿溝底出現持續不斷的剝落，接觸痕跡略偏向于未打字部分一側的溝道，呈輕微爬坡特征，如圖4所示，裂口近斷層處的兜孔磨損明顯，并產生飛邊，如圖5所示，兜孔所在鋼球外觀無異常，兜孔內表面與鋼球摩擦變得更明亮，如圖6、圖7所示；鋼球表面雖仍完整，但仍有金屬光澤，但裂口所在鋼球外觀無異常。
故障軸承仍轉動靈活，但振動感覺明顯。對失效軸承精度和游隙進行了檢測。
試驗結果：內圈軸向跳動和外圈軸向跳動均明顯超出標準要求，表明內圈精度已發生變化；
對7個軸承鋼球進行了尺寸精度測試，結果發現鋼球直徑組差為0.8um，略超過標準要求，其中保持架開孔和兜孔處鋼球尺寸偏差較大。
SKF探索者接觸球軸承的性能得到了顯著改善，其方法是優化內部幾何形狀和所有接觸表面的表面光潔度，重新設計保持架，將極純和均勻的鋼與獨特的熱處理技術結合起來，并改善鋼球的質量和一致性。
掃描電鏡觀察內滾道剝落部位，未發現夾雜等材料缺陷，剝落源處有金屬棱角，棱角呈弧形分布，并逐漸向剝落心部擴展，如圖8所示，性質為疲勞剝落。
對剝落部位進行能譜分析，除基體外，未發現其它元素。
根據失效零件的分解后外觀檢驗結果，分別選擇了內圈和鋼球粒，并進行了硬度和淬火回火組織的檢驗，結果表明，表3所示的內圈和鋼球粒的淬火回火組織和硬度符合標準要求。
進一步觀察內圈金相樣品，未發現明顯的高溫特征和組織異常。
通過掃描電鏡分析，確定軸承滾道為疲勞剝落。根據對保持架兜孔開裂形貌及內圈滾道的剝落形貌分析，內圈滾道的剝落形貌應在保持架兜孔之前。因為軸承在正常工作時，保持架受力很小，只有鋼球在其上拖動，所以該力不會導致保持架開裂；即使保持架先開裂，但它對鋼球的約束作用沒有明顯改變，也不會導致內滾道脫落。
反之，軸承內圈滾道產生剝皮滯后，軸承運轉會出現異常，產生振動，使鋼球在周向轉動時運轉不平穩，產生徑向跳動和周向擺動，同時產生運行阻滯，使鋼球與保持架接觸表面產生磨損，同時使鋼球對保持架產生周向拉力，最終使保持架在轉角等薄弱部位產生疲勞斷裂。經物理化學檢驗，排除了冷、熱加工缺陷或材料的影響；軸承外圈滾道在整個環形方向上都有接觸壓痕，表明工作時徑向載荷偏大。檢測軸承安裝與配合狀態，確保其符合工藝要求，排除徑向工作游隙偏小的影響。經對7個鋼球尺寸檢測，發現直徑組差異為0.8微米，超出標準要求。
運用軸承設計分析軟件，對軸承在使用過程中的接觸應力進行了計算分析。經計算發現，在軸承正常工作狀態下，鋼球與內圈滾道之間的接觸應力最大，其最大值為1758MPa，低于軸承鋼的最大許用接觸應力2000MPa；而在鋼球直徑組差超差時，鋼球與內圈滾道之間的最大接觸應力可能大于軸承鋼的最大許用接觸應力2000MPa。
根據上述分析，初步得出內圈滾道開裂的原因是鋼球直徑組差異超差影響了一組鋼球的受力分布狀態，由于尺寸偏大，鋼球與內圈的接觸應力大于材料的最大受力，并且由于內圈滾道長時間工作而引起疲勞開裂。內圈滾道產生剝落落后，軸承運轉出現異常，造成保持架上的圈孔破裂。因此在軸承裝配過程中應嚴格控制鋼球的徑組差，防止因徑組差過大而引起的軸承接觸應力變化，增加振動負荷，造成產品失效。