失效机理：磨损

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失效机理：磨损 · 原资料第 48 页

磨损

磨粒磨损

磨粒磨损是指材料的逐渐磨耗。

最初，在磨合阶段轴承会出现非常轻微的磨损，但基本上会呈现一种特定的路径痕迹 (见图11)。

在大多数时间里，真正的磨粒磨损是由润滑不良或固体污染物侵入所引起的。

磨粒磨损的一般特点是部件表面无光泽(见图12)。

由于磨损颗粒进一步降低润滑的有效性，磨粒磨损是一个加速过程最终会破坏轴承的微观几何形态。磨粒会快速地磨损滚动体和轴承套圈滚道，以及保持架槽。图12所示为球面滚子轴承外圈上的研磨磨损情况。从图中可以看出磨损的深度。(此外，还存在因振动导致的波纹。)

• 材料逐渐磨耗

• 润滑不足

• 杂质 (污染物)侵入

• 表面无光泽 (基本上)

• 退化过程5.2 磨损 5.2.2 磨粒磨损5.2.3 粘着磨损保持架是轴承的一个关键零部件。轴承套圈和滚动体的硬度约为60 HRC。大多数金属保持架未经过硬化处理 (黄铜或金属板)。在润滑不良的情况下，保持架很可能是首先发生磨损的部件。图13所示为实心黄铜保持架兜孔磨损情况。

图11 图12

图13

球面滚子推力轴承外圈的轻微磨粒磨损球面滚子轴承外圈的严重磨粒磨损 (滚道无光泽)圆柱滚子轴承保持架磨粒磨损

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失效机理：磨损 · 原资料第 49 页

图14

磨光磨损是一种特殊形式的磨粒磨

损。新轴承的滚道表面很有光泽，但其反射性并不是很强 (如镜面一样)。处于运行状态的轴承中的镜面表面 (见图14) 是由油膜过薄引起的润滑不充分以及充当抛光剂的磨粒所导致的。这种情况会导致金属与金属的直接接触，并最终造成表面微凸体的磨粒磨损和塑性变形 (见图15)。轴承部件的表面可能会变得非常有光泽 (取决于磨粒的大小、表面硬度及运行时间)。

镜面表面也有可能对轴承很有利，但前提是研磨磨损和塑性形变仅仅局限于微凸体。

在某些情况下，磨光磨损可能会扩大至微凸体之外的部分，严重改变滚道的形状。轴承内外圈滚道和滚子 (最有可能) 已经被磨损，但是仍然如镜面一般。

球面滚子轴承内外圈上的磨光磨损 (镜面滚道表面) 轴承磨光磨损过程这种程度的研磨磨损是由多种因素共同导致的，包括：润滑油的粘性过低，且润滑油中存在过多体积较小的磨粒。其他因素可能包括低速、重载以及油膜过薄。

为了避免这种类型的损坏，要注意增大润滑剂的粘性，定期监测润滑剂的清洁度。

图15

表面微凸体经研磨磨损和

塑性变性后产生的平滑表面

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失效机理：磨损 · 原资料第 50 页

粘着磨损 (粘污)

粘着磨损是发生在两个表面由于相对滑动而产生的与润滑剂有关的损坏 (见图16)。

粘着磨损的特点是材料从一个表面向另一个表面转移 (拖尾)，并通常伴随摩擦热(有时会导致相互作用面回火或再硬化)。

摩擦生热引起局部应力集中，有可能会造成接触区域产生裂纹或剥落。

在正常运行工况下通常不会出现拖

尾。配合面之间的相对滑动速度远远大于由轴承几何形状和滚动接触区域的弹性变形所引起的微滑动。

• 加速度

• 滑动/拖尾/擦伤

• 材料转移/摩擦生热

• 回火/再硬化 (应力集中和裂纹或剥落)

• 轻载荷5.2 磨损 5.2.2 磨粒磨损5.2.3 A粘着磨损较大加速度引起的拖尾 (粘着磨损)在特定条件下，相对高速旋转的滚动轴承的滚动体表面和滚道上可能会发生拖尾。

在载荷区外，轴承套圈不能驱动滚动体，导致滚动体滚动受阻。

因此，当进入载荷区时，滚动体会突然加速 (见图17)。这个突然的加速度会导致滚动体的滑动，伴随产生较大的热量，导致两个表面在金属与金属接触的点融为一体(见图16)。在这个过程中，会出现材料由一个表面向另一个表面转移的情况，也会产生较大的摩擦 (见图18)。

图16 图17

焊接材料

粘着磨损的原理滚动体进入载荷区时加速构成极高的粘着磨损风险在该过程中，还会发生材料回火和再硬化，导致局部应力集中以及产生裂纹的风险，并最终导致轴承提早失效。裂纹可能会出现在与滑动方向垂直的方向上。

拖尾现象也被称为滑擦或刮擦现象。

拖尾是一种非常危险的表面损伤，因为受影响的表面通常会逐渐变得粗糙。随着表面粗糙度的增大，油膜厚度减小，导致金属与金属接触现象，轴承磨损进入恶性循环。大型轴承对拖尾尤其敏感。滚动体的重量起着非常重要的作用，较重的滚动体在非载荷区内的速度会明显地减慢。然而当滚动体再次进入载荷区时，滚动体几乎会立即加速，但是由于其重量较大，导致出现局部滑动。

非载荷区

载荷区

滚子转速降低

滚动体最大加

速度危险区