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FC3450170轧机轴承内圈断裂失效分析

作者: DMD 浏览:106 发表时间:2022-04-26

摘 要:通过 FC3450170轧机轴承废品分析,找出了造成轴承损坏的主要原因和次要原因‚对今后避免此类缺陷的发生将有助益。


1  断裂内圈的特征

实验用两内圈为本公司2002年生产的产品。经清洗干净‚观察内圈表面形貌,特征如下:

1)1号内圈:已装机使用一段时间,内孔有安装配合的痕迹,滚道和端面均有轻微的正常磨损。沿轴向裂开,裂口一端靠近斜边的滚道上有一条长2mm、宽约1.5mm 的锻造折叠缺陷,用探针测得较深处达1.2mm。

2)2号内圈:未安装使用过,无任何磨损痕迹。内圈沿轴向裂开,裂口一端靠近斜边的滚道面上有长约8mm、宽6.5mm 的密布片状小麻点群,凹处底部色黑,用探针探测较深处约0.3mm,用金相砂纸反复擦,不能去除麻点。整体表面目视并放大5倍观察,未见明显的碰划伤和其它缺陷(如图1、图2)。

2  磁粉探伤

1)1号内圈:锻造缺陷处显示磁粉堆积,呈宽带状,其余部位无磁痕显示。

2)2号内圈:所有部位均未发现磁粉聚集。


3  切片断口观察

两件内圈均在距离裂口40mm 处纵向切下一片,用石油醚轻轻擦洗断裂表面,反复洗净后目视,并放大5倍、20倍观察。

1)1号内圈:断口大面积组织正常,锻造缺陷部位在断裂面上有氧化物,氧化物分布深度为2mm,呈不规则的半圆形,周边有半径约3.2~3.5mm大的一块断口与正常组织断口略有差异。

2)2号内圈:断口大面积组织正常。放大观察,距端面14mm、外圆面4mm处有一长约0.6mm 的孔隙;距同一端面38mm、外圆面3.5mm 处有一条台阶状断口,两片断口上一凸一凹,均显示较强的金属光泽,如一亮线。

4  切片冷酸洗检查

1)1号切片:滚道与斜边交界处有一圈较重的磨削烧伤,烧伤带宽约6mm,烧伤部位有磨削裂纹;断口锻造缺陷处,有2.3mm 深的氧化脱碳层;断裂面上有多处条状和点状孔隙。

2)2号切片:滚道与斜边交界处有一圈严重的磨削烧伤,烧伤带宽约7.5mm,烧伤区显示密集的严重的磨削裂纹,同一端斜边上亦有磨削烧伤和磨削裂纹;断裂面上有一组长约4mm、宽约0.5mm 的台阶状凸出亮线,冷酸洗后仍有金属光泽,疑是异种金属夹杂物或是强烈摩擦导致表面硬化的痕迹。

5  切片热酸洗检查

1)1号切片:断裂面显示四处大小不等的材料缺陷,是非金属夹杂物经锻造辗扩后发生变形,热酸洗后夹杂物脱落留下的凹坑;滚道与斜边交界处的一圈稀疏磨削裂纹,经热酸洗后更加明显。

2)2号切片:断裂面距一端7.5mm,而距内孔表面0.4mm左右有五条呈一列的材料缺陷,距端面3mm处及其它部位,可见不规则分布的十余处材料缺陷,均系非金属夹杂物经热酸洗脱落而形成的凹坑;滚道与斜边交界处的一整圈严重的磨削裂纹经热酸洗扩张后,磨削裂纹密布,斜边上亦有磨削裂纹;断裂面上凸出的疑为异种金属夹杂物或擦痕的亮线,热酸洗后已无明亮的金属光泽。经再次剖开制片,用显微镜观察,确定并非异种金属夹杂物,而是断裂时的擦痕。

6  金相组织及硬度检测、回火稳定性试验

金相组织及硬度检测、回火稳定性试验结果见表1。

7  原因分析

1)1号内圈断裂失效的原因:由于滚道上有锻造折叠裂纹,使用过程中,在内圈本身的残余拉应力、过盈配合应力以及轧制应力的共同作用下,锻造折叠裂纹源开始缓慢扩展,加之材料内部夹杂物较多且集中,破坏了材料的连续性,降低了材料的强度,当裂纹扩展到一定深度和长度后,在巨大的周向应力作用下,裂纹失稳扩展,内圈沿轴向断裂。

2)2号内圈断裂失效的原因:由于该内圈端面、斜边以及滚道上存在严重的磨削烧伤和磨削裂纹,且套圈热处理及磨加工后内应力较大,在搬运过程中,套圈难免会受到撞击,导致内圈沿轴向断裂。

8  结论

1)1号内圈断裂失效是因为滚道有锻造折叠裂纹源,套圈内部有严重的非金属夹杂物。

2)2号内圈断裂失效是因为端面、斜边以及滚道上存在严重磨削烧伤和磨削裂纹,且搬运过程中受到撞击,导致该内圈沿轴向断裂。



注:本文内容来源云南圆正轴承有限公司,由轧机轴承整理发布,版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们删除~


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