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專用軸承斷裂原因分析

2013-08-09

班君　李潮丹
（哈爾濱軸承集團(tuán)公司技術(shù)中心，黑龍江哈爾濱　150036）
　　摘　要：從軸承化學(xué)成份、組織及硬度等方面分析了軸承外圈因焊接溫度傳感器，試驗(yàn)過(guò)程中在試驗(yàn)器上發(fā)生斷裂的原因。
　　關(guān)鍵詞：軸承外圈；組織；硬度；組織應(yīng)力
　　1　前言
　　某專用軸承外圈高度為13.5mm，厚度為2.0mm。在試驗(yàn)器上試驗(yàn)使用時(shí)，軸承外圈的外徑上焊接有一個(gè)溫度傳感器，溫度傳感器用一寬為8mm、長(zhǎng)為10mm金屬薄板包裹，延縱向焊接在外圈的外徑上，金屬薄板的兩端與外圈外徑用點(diǎn)焊連接，縱向有兩排焊點(diǎn)，每排焊點(diǎn)7～8個(gè)，橫向用一排焊點(diǎn)連接，共5個(gè)焊點(diǎn)。溫度傳感器的作用是測(cè)量軸承出油口及進(jìn)油口的油溫，軸承在試驗(yàn)過(guò)程中外圈斷裂，外圈斷裂的部位恰巧在焊接溫度傳感器的位置，斷裂為縱向斷裂，貫穿整個(gè)外圈。
　　圖1、圖2是外圈斷裂的外觀。
　　2　對(duì)軸承外圈的解剖分析
　　把軸承外圈切割成兩塊試樣，一塊在斷裂處切割，做金相分析用，另一塊切割在未斷裂處，做化學(xué)成份分析。
　　2.1 軸承外圈的化學(xué)成份
　　軸承外圈的化學(xué)成份見(jiàn)表。
　　根據(jù)表中成份可以看出，軸承外圈的鋼種符合Cr4M04V鋼。
　　2.2 外圈組織性能的檢驗(yàn)
　　對(duì)外圈硬度檢驗(yàn)：63.5　63.0　63.5　HRC
　　對(duì)外圈組織檢驗(yàn)：經(jīng)金相顯微鏡觀察，外圈的淬回火組織為4級(jí)，如圖3。在顯微鏡下觀察外圈焊接溫度傳感器的外徑處，可看到外徑處原有的淬回火組織已發(fā)生轉(zhuǎn)變，從外徑到心部發(fā)生轉(zhuǎn)變組織深度為0.5mm，如圖4所示。
　　3　分析結(jié)果
　　由圖4可以觀察到軸承外圈外徑處原始組織發(fā)生轉(zhuǎn)變。說(shuō)明焊接溫度傳感的溫度已超過(guò)Cr4M04V鋼的相變點(diǎn)溫度，焊接使外圈的外徑處原始組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，軸承外圈外徑在焊接時(shí)使過(guò)冷奧氏體發(fā)生馬氏體相變，形成硬而脆的淬硬層組織，產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力是由組織的比容不同引起的，即軸承外圈外徑處的組織與軸承外圈心部組織不一致，產(chǎn)生應(yīng)力。在焊接過(guò)程除了存在組織應(yīng)力外，還有可能存在其它應(yīng)力，如熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、收縮應(yīng)力等，引起應(yīng)力集中，成為該軸承套圈失效源，導(dǎo)致了軸承外圈在試驗(yàn)過(guò)程中的脆性斷裂。
　　4　結(jié)論
　?。?）JB2850-80高溫軸承零件熱處理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，軸承零件淬回火硬度為61.0～64.0 HRC，淬回火組織按第二級(jí)別圖評(píng)定，第二～四級(jí)合格。該軸承外圈的材料、硬度及組織按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定均合格。
　?。?）軸承外圈斷裂的直接原因是焊接溫度傳感器時(shí)引起應(yīng)力集中，使軸承外圈在試驗(yàn)過(guò)程中脆性斷裂。
　　參考文獻(xiàn)：
　　【1】孫智，江利，應(yīng)鵬展，等。失效分析基礎(chǔ)與應(yīng)用【M】．北京．機(jī)械T業(yè)出版社，2005．
來(lái)源：《哈爾濱軸承》第26卷第3期 2005年9月