轴承失效最好按照其失效的根本原因进行分类,但未必总是能够很容易地将原因与特征(症状)或者失效机理与失效模式一一对应,大量相关的文献也都证实了这一点(见参考文献)。基于使用中可见的明显特征外观,GB/T 24611—2020/ISO 15243:2017将失效模式分为六大类和不同的小类(图1)。
图1 失效模式
电蚀是由于损伤电流的通过造成接触表面的局部显微组织变化及材料的移失。电流在旋转中的轴承滚道轮和滚动体的接触部分流动时,通过薄薄的润滑油膜发出火花,其表面出现局部的熔融和凹凸现象。
电流过大电蚀
当轴承套圈和滚动体间的电压超过绝缘击穿阈值时,电流通过滚动体和润滑油膜从轴承的一个套圈传递到另一套圈。在套圈和滚动体之间的接触区中发生集中放电,造成在非常短的时间间隔内局部受热,使接触区发生熔化并焊合在一起。
这种损伤(电蚀麻点)表现为一系列直径不超过500 μm的小环形坑(见图2、图3),这些环形坑在滚动体和滚道接触表面重复出现,一般沿滚动方向呈珠状重叠排列(见图2)。
麻点(Pitting):形成表面凹坑的任何材料移失。
注:由于该描述具有通用性,因此,已不在疲劳术语中使用。
图2 调心滚子轴承的滚子—由过大电流通过形成的环形坑
图3 显示出环形坑及熔化的材料的图2的放大图
电流泄漏电蚀
当一损伤电流(电容性或电感性)连续形成时,电蚀会以不同于电流过大电蚀的外观出现。表面损伤最初呈现浅环形坑状,一环形坑与另一环形坑位置接近并且尺寸很小(微米级),即使电流强度相对较弱也会发生这种现象。由于电流通过整个接触椭圆(球轴承)或接触线(滚子轴承),产生波纹状凹槽,如图4、图5、图6(电蚀波纹状凹槽)所示。只能在滚子和套圈滚道接触表面发现这些波纹状凹槽,钢球上则没有,球只是颜色变暗。球的可见外观通常为暗色,从淡灰到暗灰(见图5)。显微尺度检测常常显示为环形坑。
另外,电流通过也会劣化润滑剂,劣化的润滑剂颜色发黑,稠度变硬。
图4 由于电流泄漏在圆锥滚子轴承内圈滚道上形成的波纹状凹槽(搓板纹)
图5 深沟球轴承内圈沟道上的波纹状凹槽及哑光暗灰色球
图6 深沟球轴承外圈沟道上的波纹状凹槽
电流过大电蚀预防措施
深沟球轴承外圈沟道中的环形坑
失效原因
——电流通过在沟道和球上产生环形坑。
预防措施
——检查机器或轴承的绝缘并采用正确的电绝缘;
——在电焊操作过程中,应保证机器正确接地。
圆锥滚子上的环形坑
失效原因
——轴承静止时接地不当。
预防措施
——在电焊操作过程中,应保证机器正确接地;
——让轴承与焊接电源绝缘隔离。
电流泄漏电蚀预防措施
深沟球轴承套圈沟道上的波纹状凹槽(搓板纹)
失效原因
——滚道运转轨迹上的波纹状凹槽是由强度相对较低的电流通过旋转的轴承引起的。凹槽底部颜色变暗,球变成暗灰色。
预防措施
——检查绝缘;
——正确接地;
——使用电绝缘轴承或混合轴承。
电流泄漏电蚀在圆柱滚子轴承内圈滚道及滚子上形成的波纹状凹槽
失效原因
——由于内圈和外圈间的电位差,通过内圈滚道及滚子间接触处的薄油膜发生起弧和燃烧。
预防措施
——检查绝缘;
——正确接地;
——使用电绝缘轴承。
电流泄漏电蚀在圆柱滚子轴承内圈滚道上形成的波纹状凹槽的发展阶段
失效原因
——电流泄漏电蚀的发展。
预防措施
———检查绝缘;
——正确接地;
——使用电绝缘轴承。
电蚀在球面滚子滚动面上形成的波纹状凹槽
失效原因
——轴承旋转时电流流过轴承。
预防措施
——正确接地;
——让轴承与电源绝缘隔离。