滾動(dòng)軸承的可靠性與滾動(dòng)軸承的失效形式有著密切的關(guān)系,，要提高軸承的可靠性,，就必須從軸承的失效形式著手，仔細(xì)分析滾動(dòng)軸承的失效原因,，才能找出解決失效的具體措施,。
滾動(dòng)軸承是運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械不可缺少的基礎(chǔ)部件之一。雖然滾動(dòng)軸承體積小成本低,，可是一旦滾動(dòng)軸承失效,，給運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械乃至整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備帶來的損失卻是巨大的。隨著技術(shù)的迅速發(fā)展,，企業(yè)對(duì)滾動(dòng)軸承質(zhì)量的要求越來越高,。特別是自動(dòng)化、連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè),，對(duì)滾動(dòng)軸承的可靠性的要求十分嚴(yán)苛,，因此如何提高滾動(dòng)軸承的可靠性已經(jīng)成為滾動(dòng)軸承生產(chǎn)廠家及使用客戶急需解決的主要問題之一。
滾動(dòng)軸承的可靠性與滾動(dòng)軸承的失效形式有著密切的關(guān)系,，要提高軸承的可靠性,，就必須從軸承的失效形式著手，仔細(xì)分析滾動(dòng)軸承的失效原因,，才能找出解決失效的具體措施,。
一.軸承的失效機(jī)理
1.接觸疲勞失效
接觸疲勞失效系指軸承工作表面受到交變應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的材料疲勞失效。
接觸疲勞失效常見的形式是接觸疲勞剝落,。接觸疲勞剝落發(fā)生在軸承工作表面,，往往伴隨著疲勞裂紋，首先從接觸表面以下最大交變切應(yīng)力處產(chǎn)生,，然后擴(kuò)展到表面形成不同的剝落形狀,，如點(diǎn)狀為點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)剝落，剝落成小片狀的稱淺層剝落,。由于剝落面的逐漸擴(kuò)大,，會(huì)慢慢向深層擴(kuò)展,，形成深層剝落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞源,。
2.磨損失效
磨損失效系指表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效,。
持續(xù)的磨損將引起軸承零件逐漸損壞，并最終導(dǎo)致軸承尺寸精度喪失及其它問題,。磨損失效是各類軸承常見的失效模式之一,，按磨損形式通常可分為磨粒磨損和粘著磨損,。
磨粒磨損是指軸承工作表面之間擠入外來堅(jiān)硬粒子或硬質(zhì)異物或金屬表面的磨屑且接觸表面相對(duì)移動(dòng)而引起的磨損,，常在軸承工作表面造成犁溝狀的擦傷。
粘著磨損是指由于摩擦表面的顯微凸起或異物使摩擦面受力不均,，在潤(rùn)滑條件嚴(yán)重惡化時(shí),，因局部摩擦生熱，易造成摩擦面局部變形和摩擦顯微焊合現(xiàn)象,，嚴(yán)重時(shí)表面金屬可能局部熔化,，接觸面上作用力將局部摩擦焊接點(diǎn)從基體上撕裂而增大塑性變形。
3.斷裂失效
軸承斷裂失效主要原因是缺陷與過載兩大因素,。當(dāng)外加載荷超過材料強(qiáng)度極限而造成零件斷裂稱為過載斷裂,。過載原因主要是主機(jī)突發(fā)故障或安裝不當(dāng),。軸承零件的微裂紋,、縮孔、氣泡,、大塊外來雜物,、過熱組織及局部燒傷等缺陷在沖擊過載或劇烈振動(dòng)時(shí)也會(huì)在缺陷處引起斷裂，稱為缺陷斷裂,。
應(yīng)當(dāng)指出,，軸承在制造過程中，對(duì)原材料的入廠復(fù)驗(yàn),、鍛造和熱處理質(zhì)量控制,、加工過程控制中可通過儀器正確分析上述缺陷是否存在。但一般來說,，通常出現(xiàn)的軸承斷裂失效大多數(shù)為過載失效,。
4.腐蝕失效
有些滾動(dòng)軸承在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中不可避免的接觸到水、水汽以及腐蝕性介質(zhì),，這些物質(zhì)會(huì)引起滾動(dòng)軸承的生銹和腐蝕,。另外滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中還會(huì)受到微電流和靜電的作用，造成滾動(dòng)軸承的電流腐蝕,。
滾動(dòng)軸承的生銹和腐蝕會(huì)造成套圈,、滾動(dòng)體表面的坑狀銹,、梨皮狀銹及滾動(dòng)體間隔相同的坑狀銹、全面生銹及腐蝕,。最終引起滾動(dòng)軸承的失效,。
5.游隙變化失效
滾動(dòng)軸承在工作中，由于外在或內(nèi)在因素的影響,，使得原有配合間隙改變,，精度降低，乃至造成“咬死",，稱為游隙變化失效,。外界因素如過盈量過大，安裝不到位,，溫升引起的膨脹量,、瞬時(shí)過載等；內(nèi)在因素如殘余奧氏體和殘余應(yīng)力處于不穩(wěn)定狀態(tài)等,，均是造成游隙變化失效的主要原因,。
二、滾動(dòng)軸承常見失效模式及對(duì)策
1. 溝道單側(cè)極限位置剝落
溝道單側(cè)極限位置剝落主要表現(xiàn)在溝道與擋邊交界處有嚴(yán)重的剝落環(huán)帶,。產(chǎn)生原因是軸承安裝不到位或運(yùn)轉(zhuǎn)過程中突發(fā)軸向過載,。
采取的對(duì)策是確保軸承安裝到位或?qū)⒆杂蓚?cè)軸承外圈配合改為間隙配合，以期軸承過載時(shí)使軸承得到補(bǔ)償,。如果無法確保安裝到位,，可以提高潤(rùn)滑劑的油膜厚度(提高潤(rùn)滑油的粘度)，或減低軸承的負(fù)載等方法來減少軸承的直接接觸,。
2. 溝道在圓周方向呈對(duì)稱位置剝落
對(duì)稱位置剝落表現(xiàn)在內(nèi)圈為周圍環(huán)帶剝落,，而外圈呈周向?qū)ΨQ位置剝落(即橢圓的短軸方向)，原因主要是因?yàn)橥鈿た讬E圓過大或兩半分離式外殼孔結(jié)構(gòu),，這在摩托車用凸輪軸軸承中表現(xiàn)尤為明顯,。當(dāng)軸承壓入橢圓偏大的外殼孔中或兩半分離式外殼固緊時(shí)，軸承外圈產(chǎn)生橢圓,，在短軸方向的游隙明顯減少甚至負(fù)游隙,。軸承在載荷的作用下，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生周向剝落痕跡,，外圈只在短軸方向的對(duì)稱位置產(chǎn)生剝落痕跡,。這是該軸承早期失效的主要原因，經(jīng)對(duì)該軸承失效件檢驗(yàn)表明,，該軸承外徑圓度已從原工藝控制的0.8um變?yōu)?7um,。此值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于徑向游隙值。因此,，可以肯定該軸承是在嚴(yán)重變形及負(fù)游隙下工作的,，工作面上易早期形成異常的急劇磨損與剝落,。
采取的對(duì)策是提高外殼孔加工精度或盡可能不采用外殼孔兩半分離結(jié)構(gòu)。
3. 滾道傾斜剝落
在軸承工作面上呈傾斜剝落環(huán)帶,，說明軸承是在傾斜狀態(tài)下工作的,，當(dāng)傾斜角達(dá)到或超過臨界狀態(tài)時(shí)易早期形成異常的急劇磨損與剝落。產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)榘惭b不良,，軸有撓度,、軸頸與外殼孔精度低等。
采取對(duì)策為確保軸承安裝質(zhì)量與提高軸肩,、孔肩的軸向跳動(dòng)精度,，或提高潤(rùn)滑油的粘度以獲得較厚的潤(rùn)滑油膜。
4．套圈斷裂
套圈斷裂失效比較少見,，通常是突發(fā)性過載造成的,。產(chǎn)生原因較為復(fù)雜，如軸承的原材料缺陷(氣泡縮孔),、鍛造缺陷(過燒),、熱處理缺陷(過熱)、加工缺陷(局部燒傷或表面微裂紋),、主機(jī)缺陷(安裝不良,、潤(rùn)滑貧乏、瞬時(shí)過載)等,。受過載沖擊負(fù)荷或劇烈振動(dòng)均有可能使套圈斷裂,。
采取的對(duì)策是避免過載沖擊載荷、選擇適當(dāng)?shù)倪^盈量,、提高安裝精度,、改善使用條件及加強(qiáng)軸承制造過程中的質(zhì)量控制。
5. 保持架斷裂
保持架斷裂屬于偶發(fā)性非正常失效模式,。其產(chǎn)生原因主要有以下五個(gè)方面：
a.保持架異常載荷。如安裝不到位,、傾斜,、過盈量過大等易造成游隙減少，加劇摩擦生熱,，表面軟化,，過早出現(xiàn)異常剝落。隨著剝落的擴(kuò)展,，剝落異物進(jìn)入保持架兜孔中,，導(dǎo)致保持架運(yùn)轉(zhuǎn)阻滯并產(chǎn)生附加載荷，加劇了保持架的磨損,，如此惡化的循環(huán)作用,，便可能造成保持架斷裂,。
b. 潤(rùn)滑不良主要指軸承運(yùn)轉(zhuǎn)處于貧油狀態(tài)，易形成粘著磨損,，使工作表面狀態(tài)惡化,，粘著磨損產(chǎn)生的撕裂物易進(jìn)入保持架，使保持架產(chǎn)生異常載荷,，有可能造成保持架斷裂,。
c.外來異物的侵入是造成保持架斷裂失效的常見模式。由于外來硬質(zhì)異物的侵入,，加劇了保持架的磨損與產(chǎn)生異常附加載荷,，也有可能導(dǎo)致保持架斷裂。
d. 蠕變現(xiàn)象也是造成保持架斷裂的原因之一,。所謂蠕變多指套圈的滑動(dòng)現(xiàn)象,，在配合面過盈量不足的情況下，由于滑動(dòng)而使載荷點(diǎn)向周圍方向移動(dòng),，產(chǎn)生套圈相對(duì)軸或外殼向圓周方向位置偏離的現(xiàn)象,。蠕變一旦產(chǎn)生，配合面顯著磨損,，磨損粉末有可能進(jìn)入軸承內(nèi)部,，形成異常磨損--滾道剝落-保持架磨損及附加載荷的過程，以至可能造成保持架斷裂,。
e. 保持架材料缺陷(如裂紋,、大塊異金屬夾雜物、縮孔,、氣泡)及鉚合缺陷(缺釘,、墊釘或兩半保持架結(jié)合面空隙，嚴(yán)重鉚傷)等均可能造成保持架斷裂,。
采取對(duì)策為在制造過程中加以嚴(yán)格控制,。
6. 卡傷
所謂卡傷是由于在滑動(dòng)面損傷產(chǎn)生的部分的微小燒傷匯總而產(chǎn)生的表面損傷?；烂?、滾動(dòng)面圓周方句的線狀傷痕。滾子端面的擺線狀傷痕,，靠近滾子端面的軸環(huán)面的卡傷,。造成卡傷的主要原因有：過大載荷，過大預(yù)壓,，潤(rùn)滑不良,，異物咬入，內(nèi)圈外圈的傾斜，軸的撓度,、軸,、軸承箱的精度不良等。
可以通過適當(dāng)?shù)念A(yù)壓,，改善潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方法,，提高軸、軸承箱的精度來解決,。
7. 磨損
磨損失效是指表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致其工作表面金屬不斷磨損而產(chǎn)生的失效,。造成磨損失效的因素主要有潤(rùn)滑劑失效或缺乏潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑方式不對(duì),，有磨粒進(jìn)入軸承內(nèi)部,，負(fù)載過大等。解決方法可以通過改善潤(rùn)滑劑或改善潤(rùn)滑方法,，增強(qiáng)密封機(jī)構(gòu)等,。
8．擦傷
所謂擦傷，是在滾道面和滾動(dòng)面上,，有隨著滾動(dòng)的打滑和油膜熱裂產(chǎn)生的微小燒傷的匯總而發(fā)生的表面損傷,。產(chǎn)生帶有粘著的粗糙表面。造成擦傷的原因主要有高速輕載荷,、急加減速,、潤(rùn)滑劑不適當(dāng)、水的侵入等,。
解決方法：改善預(yù)壓,，改善軸承游隙，使用油膜性好的潤(rùn)滑劑,，改善潤(rùn)滑方法,，改善密封裝置等。
9. 壓痕
咬入了金屬小粉末或異物的時(shí)候,，在滾道面或轉(zhuǎn)動(dòng)面上產(chǎn)生的凹痕或由于安裝時(shí)受到?jīng)_擊,，在滾動(dòng)體的間距間隔上形成了凹面(布氏硬度壓痕)。引起壓痕的主要因素是：金屬粉末等異物咬入,，組裝時(shí)或運(yùn)輸過程中受到的沖擊載荷過大等,。
解決方法：改善密封裝置，過濾潤(rùn)滑油,，改善組裝及使用方法等。
10. 燒傷
滾道,、滾動(dòng)體以及保持架在旋轉(zhuǎn)中急劇發(fā)熱直至變色,、軟化、熔敷和破損。造成燒傷的原因有潤(rùn)滑不良,，過大載荷(預(yù)壓過大),，轉(zhuǎn)速過大，游隙過小,，水,、異物的侵入，軸,、軸承箱的精度不良,，軸的撓度大等。
可以通過改善潤(rùn)滑劑及潤(rùn)滑方法,，糾正軸承的選擇,，研究配合、軸承間隙和預(yù)壓,，改善密封裝置,，檢查軸和軸承箱的精度或改善安裝方法來解決。
11. 電流腐蝕
所謂電蝕是指電流在旋轉(zhuǎn)中的軸承套圈和滾動(dòng)體的接觸部分流動(dòng)時(shí),，通過薄薄的潤(rùn)滑油膜發(fā)出火花,，其表面出現(xiàn)局部的熔化和凹凸現(xiàn)象。引起電流腐蝕的主要原因是外圈與內(nèi)圈間的電位差以及靜電的作用,。
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