滚动轴承损伤和失效术语、特征及原因（一）——滚动接触疲劳

1.轴承失效模式

轴承失效最好按照其失效的根本原因进行分类,但未必总是能够很容易地将原因与特征(症状)或者失效机理与失效模式一一对应,大量相关的文献也都证实了这一点。基于使用中的可见的明显特征外观,本标准将失效模式分为六大类和不同的小类，分类见下思维导图。

二、滚动接触疲劳

2.1概述

滚动接触疲劳由滚动体和滚道接触处产生的重复应力引起。疲劳明显地表现为组织(微观结构)变化及材料从表面剥落(宏观结构),在大多数情况下剥落是组织变化的结果。

2.1.2次表面起源型疲劳

在滚动接触区的循环载荷作用下,应力及材料组织发生变化,并在某一位置及深度开始出现显微裂纹(其取决于外加载荷、工作温度﹑材料及其纯洁度和显微组织),显微裂纹的起源常常是由轴承钢中的夹杂物引起的。

微裂纹扩展至表面,发生剥落(见图1、图2)。

图1 深沟球轴承旋转内圈上的次表面起源型剥落

图2 圆锥滚子轴承静止内圈上已经扩展的次表面起源型剥落

2.1.3 表面起源型疲劳

表面起源型疲劳一般是由表面损伤造成的。

表面损伤是由于滚动接触表面粗糙峰塑性变形(平滑化、压光,磨光)而产生的表面起源型损伤。滚动体和滚道的粗糙峰接触常常因润滑不充分(润滑油膜厚度不足)而产生,这种接触可能由以下因素引起,如润滑剂流动或可用性不充分,对于轴承应用场合润滑剂不合适、工作温度超过期望值、表面粗糙等。表面粗糙峰的接触及塑性变形会导致：

a）粗糙峰微裂纹(见图3);

b）粗糙峰微剥落(见图4);

c）微剥落区(暗灰色)(见图5)。

油膜厚度小的情况下,滑动运动会明显加速表面损伤。正常工况下,油膜厚度充足时仍可能发生表面起源型疲劳。以上三种情况均会在滚道上产生压痕。压痕周围的凸起超过油膜厚度时,导致表面粗糙峰变形。

图3 滚道上的粗糙峰微裂纹和微剥落

图4 滚道上的表面起源型微剥落

图5 滚道上的微剥落区