简述关于冷轧机轴承的失效分析！

冷轧机是生产制备钢带、钢筋及钢棒等的主要设备，轧辊和轴承的准确运转决定了冷轧钢材的质量。

某钢厂的冷轧机转速为304r/min，使用循环供油系统，润滑剂为shellv320(mm2/s)，使用一周后第4滚子组共7个滚子定位销发生断裂失效（滚子安装在保持架的销子处）。

其中3个滚子内定位销两头断裂，4个滚子内定位销单头断裂，双头断裂定位销磨损严重，单头断裂定位销仍可观察断裂形貌。

一、冷轧机轴承失效分析结果

1、断口分析

观察可见，裂纹源位于断裂定位销两侧表面，中间为过载断裂区。由于样件在使用过程中未发生改变，故断口分析以单头断裂销子为主。用扫描电镜观察断口，其显微形貌为材料堆积、弧形台阶等磨损特征；在销子磨损处可观察到由于瞬时高温引起的铸态重熔特征。

对发生断裂的销子进行观察，其表面有摩擦痕迹，侧面有粘着磨损痕迹。在滚子的外侧滚道内局部区域同样留有擦伤痕迹和点蚀坑。同时对断裂销子表面进行观察，其表面也有摩擦划痕，材料流失及堆积等磨损特征。

2、金相分析

在销子的磨损处取样作金相分析。

按GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定》标准评定，其夹杂物等级为A1.5、D1.5。

其显微组织表面为回火马氏体、少量残余奥氏体和少量铁素体，心部为铁素体和珠光体。在表面局部区域有二次淬火现象，其深度约为41.7μm。

3、硬度测试

用维氏硬度计对该部位按GB/T4340.9-2009《金属维氏硬度试验第1部分:试验方法》作硬度测试。

4、化学成分检测

在销子断口附近取样进行化学成分检测， 结果表明，其化学成分完全符合对35号钢的要求。

二、分析与讨论

按其制造及装配情况可知，销子表面淬火回火处理，两头与保持架焊接，其他几组轴承及未断销子均使用良好，断裂销子的金相、硬度和成分分析也均符合要求。

从断裂销子的使用情况看，滚子在滚道内有磨损现象，因而与其装配的销子也发生磨损。

冷轧机转速304r/min ，使用循环供油系统，润滑剂为 shellv320(mm2/s)。

对于流体润滑剂而言，流体膜对表面的防护作用主要决定于流体膜厚度h和表面粗糙度综合值R的比值λ。

当其比值为1～3时，其润滑状态为混合润滑、部分弹流润滑，工件表面出现轻微擦伤、缓慢磨损、严重擦伤、点蚀、胶合等磨损现象；

当其小于1时，其润滑状态为边界润滑，工件表面出现严重磨损、磨料磨损、胶合等现象。

由于在使用过程中未发现轴承供油不畅现象，且未发现失效轴承各部位磨损的不均匀现象，说明轴承在使用过程中有热不平衡情况发生。

轴承组件随着磨损加剧，材料流失，间隙扩大，加剧了滚子在滚道内不规则运动，由于销子与保持架连接处承受至大的扭转应力，在该部位形成裂纹、扩展并形成剪断型扭转疲劳断裂失效。

三、预防及改进措施

1、尽量使轴承润滑系统设计合理，让润滑膜厚度足以使滚动接触表面适当分离， 使润滑剂供应充足。

2、滚动体与保持架，保持架与轴承套圈之间的润滑要充分。

3、轴承运转速度与润滑方法要一致，防止温度过高。

4、防止污染物进入轴承。

四、结论

通过分析得出，滚子与外圈不良接触导致接触部位产生磨损效应，滚子内的固定销承受较高的扭转应力而使其发生疲劳断裂。