6205軸承異常失效分析實(shí)例

呂永江，俞炎江，周文娟

(浙江新昌皮爾軸承有限公司，浙江 新昌 312500)

用戶反饋6205-ZZD軸承在使用不到一天的時間，就出現(xiàn)噪聲異常而失效。6205-ZZD軸承安裝使用在某型號的電動機(jī)上，其轉(zhuǎn)速為5 000 r /min。從失效軸承的表觀情況來看，軸承、附件和潤滑脂都已成黑色，清洗后發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)、外圈溝道有小面積剝落，但鋼球尚完好。現(xiàn)對其失效原因進(jìn)行分析。

1 硬度和回火穩(wěn)定性檢驗(yàn)

如果套圈回火不足，使用過程中內(nèi)部組織中的部分殘余奧氏體會發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,這樣軸承的體積就會發(fā)生變化。如果由此導(dǎo)致圓度變形，就會影響軸承的噪聲。因此，有必要對失效套圈進(jìn)行回火穩(wěn)定性試驗(yàn)。回火溫度為160 ℃,時間4 h，回火前、后的硬度測試結(jié)果如表1所示。

表1 回火穩(wěn)定性試驗(yàn)對比 HRC

硬度檢測結(jié)果表明：軸承的回火時間足夠,其硬度差在1 HRC之內(nèi),符合JB/T1255—2001標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 金相檢驗(yàn)

淬、回火組織的好壞及溝道質(zhì)量直接影響到軸承的使用壽命。如果淬火過熱，會導(dǎo)致脆性增大，使得溝道易發(fā)生剝落。對軸承進(jìn)行冷酸洗檢查未發(fā)現(xiàn)溝道磨削燒傷。其內(nèi)、外圈的淬、回火組織均為隱晶馬氏體+細(xì)小結(jié)晶馬氏體+適量的均勻分布的細(xì)小殘留碳化物+適量的殘余奧氏體，按JB/T1255—2001標(biāo)準(zhǔn)評定為2.0級,屬正常的淬、回火組織(圖1、圖2)。對試樣磨拋后進(jìn)行非金屬夾雜物和碳化物不均性檢驗(yàn),結(jié)果見表2。從表2可知，該材料符合GB/T18254—2002標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表2 非金屬夾雜物和碳化物檢驗(yàn)結(jié)果

圖1 外圈淬、回火組織(500×)

圖2 內(nèi)圈淬、回火組織(500×)

3 清潔度檢驗(yàn)

從失效的樣品軸承上取適量的潤滑脂浸于足量的120號過濾汽油中，用超聲波清洗5 min以上，待潤滑脂均勻分散在油中，將所收集到的溶液利用微孔過濾器進(jìn)行過濾，使之通過0.8 μm的過濾膜。將所得濾膜經(jīng)90 ℃烘干30 min，并在盛有干燥劑的冷卻器皿中冷卻30 min。取出過濾膜放在40倍光學(xué)顯微鏡下以不同視野進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)有異常雜質(zhì)，見圖3。

圖3 潤滑脂中含有異常雜質(zhì)

從圖3中可以看出：油脂已經(jīng)受到了嚴(yán)重的污染，顏色呈現(xiàn)黑色，其中還夾雜有細(xì)小的沙粒、橡膠碎片及微小的鐵屑等。由于軸承的密封件為鐵質(zhì)的不帶橡膠的防塵蓋，排除密封件橡膠脫落的可能。

將同一批次正常產(chǎn)品進(jìn)行類似的對比試驗(yàn)，方法同上。結(jié)果是過濾膜上為淡藍(lán)色且均勻分布的清潔油脂，沒有發(fā)現(xiàn)任何異物。

4 失效分析

從以上的各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果表明：該軸承的失效不是軸承本身的原因所致。

為了尋找軸承真正的失效原因，對軸承的使用工況進(jìn)行實(shí)地考察。該軸承使用在紡機(jī)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動軸上，電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的同時，橡膠傳動帶與皮帶輪之間產(chǎn)生磨擦，產(chǎn)生很多橡膠微粒與碎末，而6205-ZZD的防塵蓋與內(nèi)圈不接觸，密封性能不是很好。加上防塵蓋在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受到離心力作用，使得自身與軸承的內(nèi)圈間隙更大；而且軸承在裝配過程中，操作不當(dāng)，使防塵蓋有一定的松動。結(jié)果導(dǎo)致較大的橡膠微粒、碎末及其他雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部，嚴(yán)重污染了油脂。而且尺寸較大的污染顆粒在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，勢必引起碰撞與摩擦，產(chǎn)生異常聲，最終導(dǎo)致軸承的早期異常失效。

5 結(jié)束語

由此可見，在軸承工況比較惡劣時，一定要注意其密封結(jié)構(gòu)的選擇，且應(yīng)保證軸承的正確安裝，使得密封達(dá)到要求。