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軸承常見疲勞失效形式

2025-09-23

軸承的失效模式多種多樣,但經(jīng)過大量的應(yīng)用實踐和壽命實驗驗證,接觸表面疲勞是常見的失效形式。

按照ISO25243-2004的標(biāo)準(zhǔn),疲勞被列為軸承六種常見失效模式之首,而斷裂雖然是第六位,但其形成過程中也涉及疲勞因素,因此被稱為疲勞斷裂。疲勞失效主要分為次表面起源型和表面起源型兩種類型。

次表面起源型疲勞

次表面起源型疲勞是由于滾動接觸產(chǎn)生的最大接觸應(yīng)力發(fā)生在表面下一定深度的位置。在交變應(yīng)力的反復(fù)作用下,這個位置會形成疲勞源(微裂紋)。

這些裂紋源在循環(huán)應(yīng)力下逐漸擴展到表面,形成開放式的片狀裂縫。當(dāng)裂縫被撕裂成片狀顆粒并從表面剝落時,會產(chǎn)生麻點和凹坑。如果軸承鋼中存在薄弱點或缺陷,如非金屬夾雜物、氣隙、粗大碳化物的晶界面,將加速疲勞源的形成和疲勞裂紋的擴展,從而降低疲勞壽命。

表面起源型疲勞

表面起源型疲勞則是因為接觸表面受到損傷,這些損傷可能是在制造過程中形成的,如劃傷、碰痕,也可能是在使用過程中產(chǎn)生的,如潤滑劑中的硬顆粒、軸承零件相對運動產(chǎn)生的微小擦傷。

損傷處可能存在潤滑不良的情況,如潤滑劑貧乏或失效,這會加劇滾動體與滾道之間的相對滑動,導(dǎo)致表面損傷處的微凸體根部產(chǎn)生顯微裂紋。裂紋的擴展會導(dǎo)致微凸體脫落或形成片狀剝落區(qū)。這種剝落的深度較淺,有時容易與暗灰色蝕斑混淆。

疲勞斷裂

此外,疲勞斷裂是由于過度緊配合產(chǎn)生的裝配應(yīng)力與循環(huán)交變應(yīng)力共同作用的結(jié)果。當(dāng)裝配應(yīng)力、交變應(yīng)力與屈服極限之間的平衡被打破時,便會在套圈軸線方向產(chǎn)生斷裂,形成貫穿狀的裂縫。圖片在實際應(yīng)用中,大多數(shù)軸承的失效都是由于接觸表面疲勞引起的。而在這三種疲勞失效類型中,次表面起源型疲勞是最常見的。因此,ASO281和ISO281/amd.2推薦的軸承壽命計算方法都是以次表面起源型疲勞為基礎(chǔ)得出的。

(來源:博特軸承)