精密机床轴承磨损失效分析

精密机床轴承磨损失效分析

精密机床主轴承由GCr15钢制造，经860℃淬火后150℃回火，滚道处经粗磨、精磨和研磨加工。使用仅2小时后，在滚道上出现灰白色的“白亮带”，使轴承精度降低，机床精度下降，影响使用寿命。

 滚道表面白亮带用电镜观察，其上布满大小不同的点剥落坑，坑底部有准解理断裂特征及被硬质点挤压而形成的塑性变形挤压坑，这种分布密集的小坑在光线的照射下，发生漫散射，在宏观上看起来呈灰白色。

分析结果说明白亮带属于接触疲劳磨损失效。失效原因与接触应力及轴承的内在质量有关，接触应力越大，越易形成白亮带。当滚道表面的磨削变质层越严重，则越易形成白亮带。见图1～图5。

这种磨损失效有两种可能：(1)轴承滚道内在组织正常的情况下，发生剥落坑的主要原因是由外来的硬质点夹在滚道内，在滚动时成为磨料磨损导致早期失效。(2)当滚道内壁发生磨削烧伤导致硬度下降时，其表面不耐磨而出现金属磨损，随后迅速扩大而导致早期失效。

图1  TEl  10000×

说明：剥落坑透射电镜二次复型像。坑底部有短小的河流状条纹。滚道与滚柱在工作过程中作用于滚道表面，接触应力较高，微裂纹以准解理方法扩展，造成点状剥落。

图2   TEl  10000×

说明：轴承工作时，滚道与滚柱之间由于存在硬质点而引起磨料磨损现象，出现平行沟槽。图中所示沟槽与剥落坑相连的形态，剥落坑底部有准角断理断裂的河流花样。

图3   TEl  10000×

说明：右上方平行条纹为磨料磨损引起的沟糟。中间区由于硬质颗粒磨料挤压造成许多微裂纹，但还未发生剥落。

图4   TEl  10000×

说明：滚道表面由于硬质点作为磨料形成的呈长条状的挤压坑，沿同一方向排列。当滚道表面微区某些部位硬度偏低，即磨削时形成的变质层较严重时，经硬质点挤压，易形成这种具有塑性变形特征的挤压坑。估计在磨削过程中出现烧伤而导致硬度下降，致使容易产生挤压坑。

图5    TEl  10000×

说明：图中右边的平行条纹为磨损引起的沟槽，为磨料磨损特征。当磨粒较钝和滚道表面较软时出现犁沟状，即金属向沟槽两侧隆起，图中沟槽侧面具有这一特征。图中左上呈三角形带棱角的为挤压坑。这些特征说明这一区域表面较软，有磨削变质层存在。变质层即磨削烧伤层，出现硬度下降、强度降低等缺陷。