Способы разрушения колец подшипников и их причины

Кольцо подшипника является важным компонентом подшипников, и в процессе их эксплуатации часто возникают повреждения. Трещины не только влияют на нормальную работу подшипника, но и могут привести к отказу оборудования. Ниже приведены распространенные формы растрескивания колец подшипников в повседневной жизни и анализ их причин:

1. Трещина наружных колец радиальных шариковых подшипникови его причины

Явление: При разрушении наружного кольца подшипника поверхность разрушения обычно перпендикулярна поверхности, начинается от поверхности внутреннего диаметра с правой стороны дорожки качения и быстро распространяется влево до полного разрушения. Поверхность разрушения не имеет значительной пластической деформации, демонстрируя характеристики хрупкого разрушения.

Анализ причин:

•  Проблемы с термообработкой: В процессе термообработки защитная атмосфера в печи содержит различные газы (такие как окислительные, нейтральные, восстановительные и науглероживающие газы), которые вступают в сложные химические реакции при высоких температурах. Неправильный выбор нагревательной среды, скорости нагрева, температуры нагрева и времени выдержки может привести к дисбалансу в реакциях обезуглероживания или науглероживания, влияя на концентрацию и градиент углерода в кольце.
• Плохой контроль температуры: Чрезмерные колебания или неравномерность температуры в печи могут снизить качество термообработки, увеличивая риск образования трещин.
• Неадекватный контроль углеродного потенциала: Неправильный контроль углеродного потенциала в печи может привести к неравномерной концентрации углерода на поверхности, что приведет к хрупкому разрушению.

2. Контактное усталостное трещина колец подшипников и его причины

Явление: Трещина в процессе эксплуатации подшипника часто проявляется в виде контактного усталостного разрушения, за которым следует однократное хрупкое разрушение в зоне разрушения. Макроскопические трещины относительно прямые, а микроскопические поверхности разрушения плоские, с характерным расщеплением, с зонами быстрого расширения, занимающими большую часть поверхности разрушения.

Анализ причин:

• Микроструктура материала:Неоднородная микроструктура материала или дефекты могут легко привести к появлению усталостных трещин.
• Неправильные процессы поверхностного упрочнения: Неправильные процессы поверхностного упрочнения (например, науглероживание или закалка) могут вызвать концентрацию поверхностных напряжений, что повышает риск возникновения усталостных трещин.
• Шероховатость поверхности: Высокая шероховатость поверхности может привести к образованию микротрещин под действием контактных напряжений.
• Плохая смазка: Неправильная или недостаточная смазка увеличивает трение и напряжение на контактной поверхности, ускоряя образование усталостных трещин.
• Концентрация напряжений: Чрезмерное или неравномерное напряжение в процессе эксплуатации может привести к появлению усталостных трещин в местах концентрации напряжения.

3. трещина  поверхностей дорожек качения наружных колец и причины

Явление: На поверхности дорожки качения наружного кольца появляются поперечные трещины, параллельные направлению шлифования. Поверхность трещины тонкая и фарфороподобная, начинается от дорожки качения и быстро распространяется вглубь до полного разрушения.

Анализ причин:

• Чрезмерный объем шлифования: При чрезмерном шлифовании выделяется большое количество тепла, что приводит к образованию поверхностных трещин.
• Плохие условия шлифования: Недостаточное охлаждение или чрезмерная скорость шлифования увеличивают поверхностное тепловое напряжение, вызывая трещины.
• Недостаточный отпуск: Недостаточный отпуск наружного кольца приводит к высокому остаточному напряжению, увеличивая восприимчивость к трещинам при шлифовании.
• Влияние интенсивности тока: Даже слабая сила тока может со временем образовать на поверхности дорожки качения канавки, похожие на рябь, что усугубляет трещинCurrent Intensity Effects: Even weak current intensity can, over time, form ripple-like grooves on the raceway surface, exacerbating cracking.

4. Трещина поверхностей дорожек внутреннего кольца и его причины

Явление: После грубой шлифовки дорожки качения внутреннего кольца магнитопорошковый контроль выявляет многочисленные мелкие трещины с обеих сторон дорожки качения, особенно вблизи масляной канавки. На некоторых кольцах наблюдаются глубокие трещины, перпендикулярные направлению шлифовки, и отслоение. Горячее кислотное травление выявляет трещины в форме сети и прямые трещины, перпендикулярные направлению шлифовки.

Анализ причин:

• Чрезмерный нагрев при шлифовании: чрезмерное тепло, выделяемое при шлифовании, вызывает концентрацию поверхностных термических напряжений, что приводит к образованию трещин.
• Недостаточное охлаждение: Недостаточное охлаждение во время шлифования препятствует своевременному отводу тепла, что повышает риск образования поверхностных трещин.
• Внутреннее напряжение материала: Высокое остаточное напряжение внутри материала может привести к образованию трещин во время шлифования.
• Неправильный процесс шлифования: Неправильная скорость или глубина шлифования увеличивают поверхностное напряжение, вызывая трещины.

Резюме

Причины растрескивания колец подшипников разнообразны и в основном связаны с процессами термообработки, шлифования, микроструктурой материала, условиями смазки и эксплуатационными нагрузками. Для предотвращения растрескивания колец подшипников необходимо принять следующие меры:

• Оптимизировать процессы термообработки: Строго контролируйте углеродный потенциал печи, скорость нагрева и температуру, чтобы обеспечить равномерную концентрацию углерода в кольце.
• Улучшить процессы шлифования: Выберите подходящие параметры шлифования и обеспечьте достаточное охлаждение для снижения нагрева при шлифовании
• усилить контроль качества материала: Обеспечьте однородную микроструктуру материала и избегайте внутренних дефектов.
• Улучшение условий смазки: Выберите подходящие смазочные материалы, чтобы обеспечить достаточную смазку во время работы.
• Контроль эксплуатационных нагрузок: Избегайте чрезмерных или неравномерных нагрузок на подшипник, чтобы снизить концентрацию напряжений.

Выполнение этих мер позволяет эффективно снизить риск  трещины колец подшипника и продлить срок его службы.