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特大轴承外圈早期失效原因分析

来源:无锡润通机电设备有限公司 发布时间:2019-04-16 点击次数:

     一位轴承用户报告说,一套超大型双列调心滚子轴承在使用时早期失效。轴承环用于水泥立磨辊,工作环境恶劣,该类型材料为GCR15SiMn钢,其加工工艺为:300 mm原料进厂超声波探伤、下料段、锻造成形、球化退火、车削加工、热处理。探伤、磨削加工、探伤、装配、贮存,现进行理化检验分析,找出失效原因。
    
     外环气割取样时,整个滚道表面有摩擦磨损现象,局部有不规则孔。孔的形态如图1所示,未发现其他异常。
    
     用直读光谱仪分析了外环的化学成分。结果表明,外环的化学成分符合GB/T 18254-2016 GCR15SiMn标准。
    
     首先是低倍观察,在做了孔部断裂试样后,可以看到断裂表面粗糙,有晶莹的颗粒边缘。此外,还有分布的孔洞,俗称豆腐渣骨折。断裂形态如图2a所示。
    
     低倍镜下,在样品表面观察到大量的孔,边缘锋利,底部无法看到单个孔的深度。单个孔的外观如图2b所示。
    
     其次,在OlympusGX51显微镜下观察了孔位断面的金相组织。发现断面上有大量不规则尖角孔,边缘氧化,个别孔深无底。金相组织如图3所示。
    
     最后,用扫描电子显微镜对断裂面进行了分析,在制作了断裂孔后,在JSM-6610LV扫描电子显微镜下观察到断裂面上有大量尖角孔,孔内金属的熔化形态如图4所示。
    
     制作外环纵、横截面金相试样后,在光学显微镜下观察,并按材料标准GB/T 18254-2016和热处理标准JB/T 1255-2014进行评定。试验结果分别见表2和表3。以上试验结果符合标准要求。
    
     通过对材料的宏观检验、成分分析、金相检验、质量检验和热处理,认为环件表面缺陷为过烧孔,可以确定环件是否存在过烧现象。
    
     经检验,该批环条在工厂检验时未发现原材料缺陷,可以确定该孔是在锻造过程中形成的。
    
     如果轴承套圈在锻造过程中的加热温度超过工艺温度上限,且在该温度下保温时间很长,材料就会过热,严重烧损。不仅表层金属晶界氧化开裂,而且金属内部成分偏析更严重,晶界开始熔化,形成尖角凹陷,这种状态下,材料是用重锤锻造的,造成工件撕裂,形成较大的孔。这些缺陷大多出现在倒棱、端面、内径等部位,经烧环锻造后的表面形貌如橘皮,裂纹细,氧化皮厚。
    
     由于环中存在过烧孔,过烧结构破坏了晶界,大大破坏了基体的连续性,降低了材料的强度和塑性,增加了材料的脆性,由于锻后环表面氧化皮较厚,很难发现过烧现象。这一过程中的现象。只有经过车削或磨削后,才会出现过烧现象。
    
     (2)环锻前加热过程中主要形成过烧孔。由于加热炉运行温度和操作人员未严格执行工艺规程,加热温度高于工艺温度上限。通过定期校正炉温曲线,严格执行工艺规程,严格工艺纪律检查,降低超燃的可能性。
    
     (3)为增加检测程序,应采用荧光磁粉检测缺陷,使缺陷显示更清晰。这些麻点孔是由锻造过度烧损缺陷造成的。如发现过烧环,应立即报废。
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