摘 要:某推力滚针轴承的推力垫圈产生开裂,选用微观调查、化学成分剖析、扫描电镜剖析、硬 度测验、金相查验等办法对其开裂原因进行研讨。依据成果得出:推力垫圈与保持架产生滑动磨损,在 较高的旋转轴向应力效果下,推力垫圈产生开裂。

  推力滚针轴承为滚动轴承的一种,由带滚针或 圆柱滚子、滚珠的推力保持架和推力垫圈组成[1]。 推力滚针轴承具有体积小、接受载荷才能大、质量 小、转速高、作业平稳、反转力矩较小等长处,被广泛 使用。

  推力垫圈为推力轴承的重要零部件,其质量直 接关系到整个推力轴承的寿数[2]。

  某类型推力滚针轴承在疲惫实验过程中工作 2.5万次后产生开裂,拆解该推力滚针轴承后,发现 推力垫圈和保持架均产生开裂。

  疲惫实验过程中,推力滚针轴承的额外载荷为 13.9kN,实践载荷为19~20kN。

  推力垫圈资料为 GCr15钢,其加工工艺为:棒 材→车削加工→热处理→磨削加工→外表发黑处 理,其硬度为58~62HRC,显微安排为细针状回火 马氏体+极端少数的剩余奥氏体。笔者选用一系列 理化检测验证的办法剖析了该推力垫圈的开裂原因,以防 止该类问题再次产生。

  开裂的推力垫圈与保持架触摸面有显着的磨损 痕迹及回火色,出现曲折特征,曲折方向为轴向,推 力垫圈断口齐平,色泽共同,裂纹源为垫圈磨损外表 (见图3)。

  开裂保持架破损严峻,与推力垫圈触摸部位清楚明了磨损痕迹,裂纹扩展方向与该推力滚针轴承 作业时的向心力方向共同(见图4)。

  使用直读光谱仪对开裂推力垫圈的化学成分进 行剖析,成果如表1所示。由表1可知:各元素质量 分数契合 GB/T18254—2016 《高碳铬轴承钢》的 要求。

  将开裂的推力垫圈和保持架清洗、烘干后,放置 在场发射扫描电镜下调查,成果如图5~6所示。由 图5~6可知:推力垫圈的断口未见显着塑性变形, 呈沿晶开裂特征;保持架内圈断口可见明晰的疲惫 条带,且呈高应力低周疲惫开裂特征。

  使用洛氏硬度计对开裂推力垫圈进行外表硬度测验,载荷为1500N,差错为±0.5HRC,测验成果 如表2所示。

  由表2可知:未磨损推力垫圈外表硬度和磨损 推力垫圈外表硬度均满意技能方面的要求,且两者硬度相 差较小。

  对开裂推力垫圈断口进行金相查验,试样经打 磨、抛光后,使用光学显微镜对其进行调查,成果如图 7所示,由图7可知:推力垫圈存在D类细系0.5级夹 杂物,未见其他非金属夹杂物,全体纯净度较好。

  试样通过4%(体积分数)硝酸乙醇溶液腐蚀 后,使用光学显微镜对其进行调查,成果如图8所 示,由图8可知:推力垫圈显微安排为回火马氏体+ 极端少数的剩余奥氏体。

  推力垫圈的化学成分和硬度均契合技能方面的要求, 但全体硬度偏高,在高应力快速开裂过程中,其安排 出现出脆性开裂特征[3]。推力垫圈基体安排正常, 未见反常安排。在较高的应力载荷效果下,推力垫 圈快速开裂,裂纹起源于垫圈磨损外表。

  因为该推力轴承保持架产生前期疲惫开裂,导 致保持架和推力垫圈产生反常磨损[4],推力垫圈发 生前期脆性开裂失效,从而引发推力滚针轴承工作 不平稳[5]。该滚针轴承在作业时承载了较高的旋转 轴向应力,致使推力垫圈、滚针之间产生滑动磨损, 最终导致推力垫圈开裂。

  (1)该推力滚针轴承在作业过程中接受较高的 旋转轴向应力,引起保持架产生前期疲惫失效,导致 保持架和推力垫圈之间产生滑动磨损。

  (2)该滚针轴承垫圈产生脆性开裂,产生原因 是垫圈和保持架产生反常磨损,形成垫圈在前期服 役期间产生开裂。

  (3)垫圈自身硬度大,增加了垫圈的应力灵敏 性,较大的应力也是外表产生脆性开裂的原因。

  [1] 雷建中,梅亚莉,赖维明,等.摩托车轴承保持架外表 处理后安排与功能[J].轴承,2002(8):33-35.

  [2] 李浩东.推力滚针轴承失效剖析及实验研讨[D].广 州:华南理工大学,2013.

  [3] 杨晓刚,王旭永,扈文庄.推力滚针轴承垫圈厚度差错 对触摸应力的影响[J].轴承,2015(12):11-13.