圆锥滚子轴承早期失效个案分析

　　关键词：圆锥滚子轴承；失效；磨削；内圈；滚道
　　由某公司生产的30307轴承，在考核其寿命时，试验至174h时轴承损坏。现对其失效的原因进行分析。
　　1　表面缺陷形貌观察
　　拆套后发现外圈、保持架均完好无损坏，而滚子靠近小头处的工作表面沿圆周方向有不同程度的剥落（图1），同时内圈滚道靠近小端面油沟处沿圆周方向存在一条磨印（图2）。 　　2　检验与分析
　　2.1 理化检验
　　2.1.1 热酸洗检查
　　任取一个剥落的滚子，按JB/T 1255-2001标准进行酸洗，滚子的工作表面无材料和制造缺陷。
　　2.1.2 硬度检验
　　对3粒滚子工作面进行硬度检验，硬度为61.0-62.0HRC，且硬度差为0，0和0.5HRC；对内圈端面进行硬度检验，硬度为62.0-62.5HRC均符合JB/T 1255-2001《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》标准要求。
　　2.1.3 金相检验
　　对3件滚子进行取样，在OLYMPUS PME金相显微镜下观察其淬、回火马氏体组织，按JB/T 1255-2001标准检验均为3级；网状碳化物均为1级，符合标准要求。
　　2.1.4 化学成分检验
　　采用直读光谱仪检验滚子、内圈材料的化学成分，均符合GB/T 18254-2002《高碳铬轴承钢》中的标准要求。
　　2.2 滚道轮廓检测
　　依据内圈滚道出现磨印的这一特征，对其滚道进行直线性检测，结果发现内圈滚道靠近小端面油沟处高出滚道表面，同时对一套未试的轴承内罔滚道用CL-1粗糙度轮廓仪进行滚道直线性轮廓检测，结果发现内圈滚道靠近小端面油沟处有滚道磨削留边现象，且留边高度为13.445μm，局部放大图见图3。 　　3　结果分析与讨论
　　由上面的检验分析可知：
　　（1）该套轴承套圈的硬度与滚子的硬度不匹配，内圈的硬度略高于滚子的硬度，使其增强了内圈滚道留边压入滚子的能力。
　　（2）圆锥滚子轴承在零载荷条件下滚子与滚道之间的接触为线接触，由于内圈滚道磨削留边。因而导致其与滚子之间的接触由线接触变为近似的点接触。因此，轴承工作时，使其滚子受到很大的剪切应力，产生应力集中。当剪切应力超过其材料的疲劳极限时，便产生疲劳裂纹。随着循环载荷的作用，疲劳裂纹沿晶界扩展Z终形成剥落，进而导致轴承早期疲劳失效。
　　（3）圆锥滚子轴承内圈滚道磨削囝边是由于内圈滚道终磨加工过程中，滚道与砂轮的装夹位置调整不当，或终磨砂轮宽度选择偏窄造成的。
　　4　结束语
　　由以上分析可知，这里的圆锥滚子轴承失效，是由于轴承内圈在磨加工过程中内圈滚道产生的留边造成的。因此，内圈滚道在磨削加工过程中，一定要保证砂轮宽度选择得当及内圈滚道与砂轮的装夹位置准确，避免内圈滚道留边的产生。从而避免轴承的早期失效。