滑动轴承失效分析（有基础知识，也有经验，不错）滑动轴承在工作中丧失其规定功能，从而导致故障或不能正常工作的现象称为失效。

轴承的失效按其寿命可分为正常失效和早期失效两种。

分析工作主要是针对早期失效的轴承，找出其失效的原因，提出改进措施，以提高轴承运转的寿命和可靠性。

由此可见，轴承的失效分析是提高轴承可靠性系统工程中的重要环节，是一门跨学科的技术领域，它既有综合性，又有实用性。

所谓综合性表现在它涉及面很广，包括产品的结构设计、机械制造工艺、材料的选用与冶金技术，以及摩擦学、腐蚀学、工程力学、断裂力学、金属物理和表面物理等广泛的学科领域和技术门类。

失效分析技术必须依赖于这些相关学科的发展而向前发展，而这些相关学科的发展又都与失效分析工作密切相关。

所谓实用性表现在轴承的失效分析工作必须从生产实际出发并紧密地为生产服务。

它的积极意义在于：(1)可以分析出轴承失效的主要原因，提出改进措施，不断提高轴承产品的质量。

(2)可以判断设计是否合理，纠正某些不尽合理的方面以提高轴承产品的可靠性。

(3)可以发现轴承零件在冷、热加工中存在的问题。

纠正不合理的加工工艺。

(4)可以判断材料选择的合理性及原材料质量存在的间题。

所以说轴承的失效分析工作是与轴承产品质量及其生产发展密切相关的重要工作。

本文的探讨将以滚动轴承的失效为主。

一、轴承失效的表现形式 轴承失效一般可分为止转失效和丧精失效两种。

止转失效就是轴承因失去工作能力而终止转动。

例如卡死、断裂等。

丧精失效就是因几何尺寸变化了配合间隙，失去了原设计要求的回转精度，虽尚能继续转动，但属非正常运转。

例如磨损、腐蚀等。

轴承失效的影响因素很复杂，而且各类轴承的工作条件和失效因素的差异，产生的失效形式和形貌特征亦各不相同。

按其损伤机理大致可分为：接触疲劳失效、摩擦磨损失效、断裂失效、变形失效、腐蚀失效和游隙变化失效等几种基本形式。

1.接触疲劳失效 接触疲劳失效是各类轴承表面最常见的失效形式之一，是轴承表面受到交变应力的作用而产生的失效。

接触疲劳剥落在轴承表面也有疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂的过程。

初始的接触疲劳裂纹首先从接触表面以下最大正交切应力处产生，然后扩展到表面形成剥落，如麻点状的称为点蚀或麻点剥落，剥落成小片状的称浅层剥落。

初始裂纹在硬化层与心部交界区产生，造成硬化层的早期剥落则称为硬化层剥落。

2.磨损失效 轴承零件之间相对滑动摩擦导致表面金属不断损失的现象称为磨损。

持续的磨损将使零件尺寸和形状变化，轴承配合游隙增大，工作表面形貌变坏从而丧失旋转精度，使轴承不能正常工作，称为轴承的磨损失效。

磨损失效也是各类轴承表面最常见的失效形式之一，按其磨损形式可分为磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、微动磨损和疲劳磨损等，其中最常见的为磨粒磨损和粘着磨损。

轴承零件的摩擦面之间挤入外来硬颗粒或金属表面的磨屑，引起摩擦面磨损的现象称为磨粒磨损，它常在轴承表面造成凿削式或犁沟式的擦伤。

外来硬颗粒常常来自于空气中的灰尘或润滑剂中的杂质。

粘着磨损主要是由于摩擦表面的显微突起或摩擦异物使摩擦面受力不均，局部摩擦热有可能使摩擦面形成显微焊合。

摩擦表面温升高，会造成润滑油膜破裂，严重时表面层金属将会局部熔化，接触点产生粘着、撕脱、再粘着的循环过程，构成粘着的磨损.严重的粘着磨损会造成摩擦面的焊合和卡死。

3.断裂失效 轴承零件断裂将会造成突发性失效事故，轴承断裂的主要原因是过载和缺陷两大因素。

由于外加载荷超过轴承零件材料强度极限，造成轴承零件断裂就称过载断裂。

过载的原因可能是主机故障，也可能是轴承的结构或安装不合理。

另外.轴承零件存在着微裂纹、缩孔、气泡和大块外来夹杂物等缺陷，在正常载荷作用下，也会在缺陷处引起断裂，称为缺陷断裂。

轴承套圈和滚动体经锻造、热处理和磨加工过程中产生的过热、过烧、局部烧伤和表面裂纹就可能会引起轴承的断裂失效。

特别是磨削烧伤检查时不易发现，有磨削烧伤的套圈一受冲压或振动就可能断裂。

4.塑性变形失效 在外力和环境温度作用下.轴承零件表面局部塑性流动或整t、变形，致使整套轴承不能正常工作而造成的失效称为变形失效。

例如保持架翘曲、歪扭、兜孔拉长或框形保持架变形、靠套瓷都会造成轴承的早期失效。

另外轴承摩擦表面塑性划痕也会引起振动和噪声增大、温度升高，从而加速轴承的早期失效。

5.腐蚀失效 轴承零件金属表面同环境介质发生化学或电化学反应，造成的表面损伤和轴承的失效称为腐蚀失效。

能对轴承零件表面起化学作用的环境介质有大气、湿气、燃料和润滑油的氧化产物(酸类、酮类、乙醇等)以及氧化产物的蒸气等。

通常轴承表面腐蚀可以分为电介质腐蚀、有机酸腐蚀、其他介质腐蚀(如润滑油中含有硫化物)和电流腐蚀等。

腐蚀在轴承零件金属表面造成氧化膜或腐蚀孔洞，使表面呈现局部或全部变色。

硬脆松散的氧化膜和腐蚀反应物在载荷作用下剥落，轴承表面生成蚀坑或造成工作表面粗化、进而形成腐蚀磨损或腐蚀疲劳失效。

6.游隙变化失效 轴承在工作过程中，受外界或内在因素变化的影响，改变了原有的配合间隙.使精度降低，甚至造成咬死的现象，称为游隙变化失效。

轴承零件的金相组织(例如残留奥氏体)和应力如果均处于不稳定状态，随着时间的延长其尺寸会产生变化，使轴承丧失运转精度。

由于轴承零件的尺寸与形状不同，膨胀系数或膨胀量不同，在超常温下工作就会造成轴承工作游隙变化，轴承也会因失去运转精度造成早期失效。

二、影响轴承失效的因素 轴承失效的原因往往是多因素的，所有设计制造过程的影响因素都会与轴承的失效有关，分析起来不易判断。

在一般情况下可以从外来因素和内在因素两方面考虑和着手分析。

外来因素主要是指安装调整、使用保养及维护修理等是否符合技术要求。

因而也称之为使用因素。

安装条件是使用因素中的首要因素产一，轴承往往因安装的不合适而导致整套轴承各零件之间的受力状态发生变化，轴承将在不正常的状态下运转并提早失效。

根据轴承安装、使用、维护和保养的技术要求，对运转中的轴承所承受的载荷、转速、工作温度、振动噪声和润滑条件进行监控和检查。

发现异常立即查找原因，进行调整，使其恢复正常。

对润滑剂质量和周围介质、气氛进行分析检验也很重要。

尤其是润滑剂的正确使用对延长轴承的使用寿命是至关重要的。

德国的研究者Koch在最近泊勺研究中指出：轴承的寿命与载荷、油的活度和润滑剂条件有关，而其增长可能是无限的。

按系数n(当n=1时活度最大)评定的润滑油没有污垢具有特别的意义，在良好的(厚油膜、高洁度)和恶劣的(薄油膜、有污垢)条件下工作的轴承寿命比为400：1。

可见正确的润滑在轴承寿命中是很重要的。

内在因素主要是指设计、制造工艺和材料质量等决定轴承质量的三大要素。

也可称之为制造质量因素。

为了提高轴承的寿命和可靠性，人们围绕着上述三要素，做了大量的研究工作。

首先，结构设计不合理当然不可能有合理的轴承寿命；仅有结构设计的合理性而不考虑先进性也不会有较长的轴承寿命；只有结构设计同时具有合理性和先进性，才会有较长的轴承寿命。

轴承制造要经过铸造、锻造、热处理、车削、磨削和装配等多种加工工序。

各种加工工艺的合理性、先进性和稳定性也都会影响到轴承的寿命和失效分析。

尤其是直接影响成品轴承质量的热处理和磨加工工艺，往往与轴承的失效有更直接的关系。

近年来对轴承工作表面变质层的研究，能够说明磨削工艺与轴承工作表面质量的密切关系。

轴承材料的冶金质量曾经是滚动轴承早期失效的主要影响因素。

随着冶金技术(轴承钢的真空脱气等)的提高，原材料质量得到改善。

原材料质量在轴承失效分析中所占的比重己经明显下降，但至今仍然是轴承失效的主要影响因素之一。

轴承失效分析的主要任务，就是根据大量的背景材料、分析数据和失效的形式，综合分析，找出造成轴承失效的主要影响因素，以便有针对性地提出改进措施，延长轴承的服役期，避免轴承突发性的早期失效。

三、轴承失效的分析方法 在轴承失效分析过程中，往往会碰到许多错综复杂的现象，各种实验结果可能是相互矛盾的，或者主次不易分清，这就需要经过反复试验、验证，以获得足够的证据或反证。

在整个分析过程中，只有运用正确的分析方法、程序及步骤，才能找到真正的失效原因，得到正确的结论。

失效分析工作者广博的基础知识、丰富的实践经验和先进的分析手段都是非常重要的。

一个训练有素的轴承失效分析工作者，在作失效分析时必须从影响轴承寿命的外部条件因素到内在质量因素给予综合分析，尽快地确认分析的主要程序。

一般情况下轴承失效分析大体可分为：失效实物和背景资料的收集；对失效实物的宏观检查和微观分析等三个步骤。

1.失效实物和背景材料的收集 应该尽可能地收集到失效实物的各个零件和残片。

尽量多地了解到失效轴承的实际工作条件、使用过程和制造质量情况。

这对于正确地进行失效分析是必不可少的。

它具体包括以下的内容： (1)轴承所服役的机器设备的工作状况、载荷和运行速度。

轴承在设备上的设计工作条件。

(2)轴承失效的情况。

只有轴承失效还是其他部分也失效，轴承失效属于什么类型。

(3)轴承的安装运转记录。

运转使用过程中有无不正常操作。

(4)轴承工作中所承受的真正载荷情况如何，是否符合原设计。

(5)轴承工作的实际速度及不同速度出现的频率。

(6)失效时是否有温度的急剧增加或冒烟、噪声及振动的突然增大。

(7)工作环境中有无腐蚀性介质，轴承及其相接触的轴颈处有无特殊的表面氧化色或其他沾污色。

(8)轴承的安装记录(包括安装前轴承尺寸精度的复检情况)，轴承和轴承的游隙、装配和对中情况，轴承座和机架刚性如何，安装是否有异常。

(9)轴承运转是否有热膨胀及动力传递变化。

(10)轴承的润滑情况，包括润滑剂的牌号、成分、颜色、粘度、杂质含量、过滤、更换及供给情况等，并收集其沉淀物作分析。

(11)轴承的选材是否正确，用材质量是否符合标准或图纸要求。

(12)轴承的制造工艺过程是否正常，表面是否有塑性变化，有没有表面磨削烧伤。

(13)失效轴承的修复和保养记录。

(14)同批或同类轴承的失效情况。

在实际的失效分析背景材料收集工作中，全部满足上述要求是很难的。

但收集到的资料愈多，无疑会更有利于分析结论的正确。

2.宏观检查 对失效轴承进行宏观检查(包括尺寸精度测量和表面状态检查分析).是失效分析最重要的环节。

总体的外观检查，可了解轴承失效的概貌和损坏部位的特征，估计造成失效的起因，察看缺陷的大小、形状、部位、数量和特征并确定截取的部位做进一步的微观检查和分析。

宏观检查的内容应包括： (1)外形和尺寸精度的变化情况(包括测振分析、动态函数分析和滚道圆度分析)。

(2)游隙的变化情况。

(3)是否有腐蚀现象，在什么部位，是什人类型的腐蚀，是否与失效直接有关。

(4)是否有破裂，裂纹的形态和断口性质如何。