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  进口轴承的保持器、密封圈、防尘盖特征

   进口轴承的保持器、密封圈、防尘盖特征。

  进口轴承的保持器、密封圈、防尘盖的特征介绍：

  保持器

  钢板冠型轴承保持器

  根据内圈进行设计，对不锈钢板一次成形冲压。

  尼龙冠型轴承保持器

  根据内圈进行设计，由聚酰胺（尼龙66）等制成。

  钢板铆钉浪型轴承保持器

  浪形的两部分由铆钉固定，用于高负荷运行的轴承。

  防尘盖

  ZZ：挡圈式钢板轴承防尘盖

  微型轴承用，冲压加工的金属钢板用弹簧紧圈固定在外圈上的结构。

  ZZ：冲压式钢板轴承防尘盖

  减少油脂渗出，用冲压加工把金属钢板加固在外圈上的结构。

  密封圈

  TT：挡圈式特富龙轴承密封圈

  主要用于微型轴承，把加入玻璃纤维的特富龙密封圈用弹簧紧圈固定在外圈上的结构。

  2RS：接触式橡胶轴承密封圈

  有效的防止外部异物的侵入，橡胶密封圈嵌入轴承外圈，密封圈与内圈轻微接触。

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  轴承过早失效的金相分析

    人本轴承在工作中，由于种种复杂的原因，诸如结构不合理，材料质量差，性能低，工作表面上的缺陷，冲击，振动，安装不当和润滑不良等，均能造成轴承早期失效。然而，在某些情况下，有的轴承根本就未投入使用(运行)，只是用户在装机过程中原先的完整面貌即遭破损，失去了使用性，造成轴承过早失效。本文所要揭示的就是属于这种失效形式的一个实际例子。
  一、失效背景
  某动力机厂在组装S195柴油机齿轮箱时，出现6205深沟球轴承内圈间断或连续地发生崩裂(块)现象，在数量上占有一定的比例(每台齿轮箱装四套)。据现场了解，该批轴承总供货量为3000套，实际已装用1000套，余下的2000套因用户“心有余悸”不敢装机。
  经查实，齿轮箱轴的尺寸符合图纸要求，轴承装机方法正确，系由固定的熟练工完成。用户曾开箱抽取40套测定轴承内外圈的硬度，并经DZ-2000型大型磁力探伤机探伤，结果硬度处于61～65HRC范围，符合JB1255标准规定，肉眼检查未发现裂纹。鉴于此，为了觅求轴承套圈崩裂的原因，将现场破损的轴承返回，进行了常规理化测试。
  这些套圈系经箱式电阻炉840～860℃加热淬火，160℃×2～h低温油回火处理。
  二、试验方法与结果
  1.宏观观察
  图1为装机时破损的轴承之实物照片。
  经仔细观察实物可知：
  (1)在所有破损的轴承上未见到因装机敲击而留下的击伤痕迹，钢球、保持架等零件完整无损。
  (2)内圈的崩裂起始于滚道中心的一侧，约占端面直径的1/2或1/4。
  (3)断口处存在伸入内径面的二次纵向直裂纹，裂纹形似刀切，穿透壁面。
  (4)整个崩裂的外形高低不平，但断口表面光滑平整。没有塑性变形迹象，仅有少量撕裂痕。
  (5)断口呈灰色细晶粒瓷状脆性断口。

  　　2.酸蚀试验
  分别将崩裂内圈与完整内圈用1：1的盐酸水溶液进行热酸洗，温度为60～70℃，时间10min，结果如图2所示。
  (1)在崩裂处附近的滚道内存在条带状磨削烧伤与磨削裂纹。
  (2)磨削裂纹呈树枝状，沿滚道一侧分布，并与磨削方向平行，崩裂正好沿磨削裂纹发展。
  (3)二次纵向直裂纹与崩裂断口及磨削裂纹大致呈“T”形垂直。
  (4)整个套圈表面分布着疏松状黑色暗点和孔隙，其外形呈圆形或椭圆形。在放大40倍的体视显微镜下观察，其外形呈不规则的空洞或圆形针孔，它们相互可以连接成似晶界形状，而完整的套圈表面则颇为光洁，看不到上述的缺陷。
  3.宏观硬度与显微组织
  为了进一步了解套圈的硬度分布情况和淬回火显微组织及表层的显微组织特征，选择部分崩裂的内圈及其碎块，在其端面上侧定宏观硬度，并用线切割法在崩裂处附近截取纵向金相试样，结果为：
  (1)宏观硬度值为64～65.2HRC。
  (2)淬回火组织符合JB1255标准的3～4级，局部区域达5级，为细小结晶马氏体+隐晶马氏体十细小针状马氏体+少量残余碳化物+残余奥氏体。
  (3)在100倍下观察，马氏体基体呈明显的黑白条带状组织，若按YB9-59标准则可评定为4级，如图3所示。
  (4)观察到滚道表面存在一层外形呈月牙形的二次淬火白层组织和次表面的高温软化层组织，即“过回火层"。其白层深度(最表面至月牙底)约为0.033～0.056mm，过回火层深度约为0.293mm，可见磨削烧伤程度甚为严重，如图4所示。

  三、结果分析
  1.磨削质量对轴承过早失效的影响从以上的测试结果可以判定，滚道一侧的磨削裂纹和磨削烧伤是引起套圈崩裂、导致轴承过早失效的一个直接原因、本例揭示的裂纹宏观形态与磨削烧伤的分布特征说明，滚道的原始位置过偏或滚道的R不圆，使滚道的一侧磨削余量增大，当粗磨阶段进给量大、磨削速度快时，整个滚道就产生了不均匀的磨削。如果砂轮不及时修整，将促使磨屑嵌入或粘着造成砂轮孔隙堵塞而钝化，由此会引起砂轮不平衡度增高，主轴振动加剧，甚至机床振动而发生磨削颤振。显然磨削力就发生周期性变化，形成间断性的烧伤条带。
  这样磨削区的率擦力与磨削力势必就会增高，产生较高的磨削热。当磨削区表面瞬间温度高达或超过Acm时，滚道局部被磨表面将重新奥氏体化。此时体积膨胀，而内层的低温部分则阻碍其膨胀，产生表面压缩而内层为伸胀的热应力。当砂轮脱离磨削表面后.在外部冷却液的急冷条件下(即使是空冷)，表面已奥氏体化的薄层又重新进行第二次悴火，形成高硬度的二次淬火组织，即“磨削白层”。同时由于磨削热向内和其邻层进行的渗透扩散作用，使之形成一层硬度较低的黑色“过回火层”，此时体积收缩，这样在磨削表面层内就产生了较高的温度梯度，从而引起一系列组织变化和力学性能的变化."磨削白层”系处于压应力状态，而“过回火层”则处于最大的拉应力状态，因此裂纹核心最容易在此萌生，尤其是“磨削白层”与‘过回火层，的交界面上，因为这里是组织变化最明显突变处，拉应力最集中，强度最弱，当残余拉应力值大于材料的抗破断强度时，裂纹就向半径方向扩展，使表层出现断裂，即磨削裂纹。
  2.二次淬火白层组织的特征
  由于白层是一种奥氏体、马氏体和碳化物共存的多相高弥散组织.奥氏体与马氏体之间存在着共格的伪平衡系统以及晶格常数有差异，所以形成马氏体时，二次奥氏体的点阵发生强烈暗变，这就导致了白层组织硬度的增高。又因奥氏体-马氏体界面上的表面能趋于零，在腐蚀剂的作用下，组织上不产生电化学的原电池，故白层难于腐蚀，只不过它是在磨削条件下形成的白层。
  3.钢材质量和淬回火组织质量对诱发磨削裂纹的影响
  淬回火状态时马氏体基体黑白浓度差，较高的宏观硬度值及疏松缺陷等，也是诱发磨削裂纹的一个不可忽视的潜在因素。黑白浓度差的出现表明原始组织中存在严重的带状碳化物，由此引起带上与带间的碳格浓度的偏析，因此淬火后增大了带间的过热倾向和Ms点高低之差别，造成淬火组织和残余应力的分布不均匀性及增加基体脆性，削弱了晶粒与晶粒、晶粒与基体、以及基体与基体之间的接合力.尽管套圈已经过低温油回火，但由于回火不充分或该马氏体基体在该条件下回火，其抗回火性高的原因，以致淬火马氏体回火转变不完全，仍保持高硬度、高内应力的淬火状态。这些因素均有利于磨削应力集中，不易分散，易与基体残余应力叠加，特别是在超级别带状碳化物上伴随有网状、条状碳化物时，则磨削应力最易集中，促使零件表面形成剥落及分散分布的条状与残余网络状龟裂。明显的疏松缺陷在成品轴承套圈上是不容许存在的。它会降低套圈的致密度，使内部富集较多的微孔隙，低熔点杂质，气体和非金属夹杂物.它与带状碳化物一样，起到分割基体连续性作用，造成成分偏析，基体致脆，大大降低套圈的综合力学性能，而且磨削时增大摩擦阻力和缺口敏感性，促使磨削应力高度集中，极易诱发磨削裂纹。
  4.磨削裂纹的特性分析
  磨削裂纹纤细，仅伸入表面浅层，开口极小，难于发现，是一种典型的表面裂纹，其性特脆，在工程上危害性极大，是所有裂纹中最危险的一种。往往一经外力作用就使金属内部结构的运动有了方向性，有时即使在较小的外力作用下，只要外力作用时间充分，也会产生裂纹或使零件断裂。甚至有时根本就没有外力，由于金属内部的空位和塞积的迁移扩散，残余应力的释放，残余奥氏体的马氏体化相变胀应力，原子运动的加剧等，只要在一定的温度条件下，通过表面某些缺口，诸如磨裂、烧伤、发裂、打字痕、车刀痕、锐角、疏松孔洞和局部拉应力集中区等，同样会引起开裂(自身裂纹)，形成崩裂(脱裂、脱圈、脱肩和脱缘)，造成大片的剥落块。
  磨削裂纹最常见的宏观形态有两种，即与磨削方向成直角的若干平行线和龟甲状。而本例揭示的磨削裂纹宏观形态较为特殊，系与磨削方向平行。正因为这样，延迟了套圈在加工过程中发生断裂。或者裂纹还未全形成，只是在该部位集中了较高的拉应力。或裂纹已经形成，只因甚为纤细，以致于磁力探伤也无法显示，而在热酸蚀的作用下，沿最大拉应力方向发展为类似于应力腐蚀裂纹(SCC)的磨削裂纹，将裂纹进一步扩大。
  无疑，6205轴承在装机时的敲击(冲击)引起的振动和轴与套之间的胀力引起的弹(塑)性变形，正是为套圈的崩裂提供了“天然的”外力作用与时间，当崩裂发生后就以垂直方式快速扩展为二次裂纹。
  四、结论
  (1)套圈所用材料的均匀性与致密度较差是造成套圈崩裂的先天性因素。
  (2)套圈被道在强烈的磨削热和冷却液的作用下，表面薄层瞬时形成二次悴火磨削白层，产生较高的磨削拉应力，引起磨削裂纹与磨削烧伤。
  (3)套圈回火不充分，致使马氏体基体仍保持高硬度脆性，较高的残余应力，以及微观组织的不均匀性，极易促使应力叠加并诱发磨削裂纹和磨削烧伤。
  (4)可以认为6205轴承过早失效是材料的冶金缺陷、热处理缺陷和磨削裂纹等因素的综合作用的结果，而微观组织的不均匀性(截面组织差异)与表面局部拉应力是崩裂的根本原因。

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  轴承的具体分类

   按载荷方向可分为：①径向人本轴承，又称向心轴承，承受径向载荷。②止推轴承，又称推力轴承，承受轴向载荷。③径向止推轴承，又称向心推力轴承，同时承受径向载荷和轴向载荷。按轴承工作的摩擦性质不同可分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。

  深沟球轴承

  最具代表性的滚动轴承，用途广泛

  可承受径向负荷与双向轴向负荷

  适用于高速旋转及要求低噪声、低振动的场合

  带钢板防尘盖或橡胶密封圈的密封型哈尔滨轴承内预先充填了适量的润滑脂

  外圈带止动环或凸缘的轴承，即容易轴向定位，又便于外壳内的安装

  最大负荷型轴承的尺寸与标准轴承相同，但内、外圈有一处装填槽，增加了装球数，提高了额定负。

  主要适用的保持架：钢板冲压保持架（波形、冠形…单列；S形…双列）

  铜合金或酚醛树脂切制保持架、合成树脂成形保持架

  主要用途：汽车：后轮、变速器、电气装置部件

  电气：通用电动机、家用电器

  其他：仪表、内燃机、建筑机械、铁路车辆、装卸搬运机械、农业机械、各种产业机械

  角接触球轴承

  套圈与球之间有接触角，标准的接触角为15°、30°和40°

  接触角越大轴向负荷能力也越大

  接触角越小则越有利于高速旋转

  单列轴承可承受径向负荷与单向轴向负荷

  DB组合、DF组合及双列轴承可承受径向负荷与双向轴向负荷

  DT组合适用单向轴向负荷较大，单个轴承的额定负荷不足的场合

  高速用ACH型轴承球径小、球数多，大多用于机床主轴

  角接触球SKF轴承适用于高速及高精度旋转

  结构上为背面组合的两个单列角接触球轴承共用内圈与外圈，可承受径向负荷与双向轴向负荷

  无装填槽轴承也有密封型

  主要适用的保持架：钢板冲压保持架（碗形…单列；S形、冠形…双列）

  铜合金或酚醛树脂切制保持架、合成树脂成形保持架

  主要用途：单列：机床主轴、高频马达、燃汽轮机、离心分离机、小型汽车前轮、差速器小齿轮轴

  双列：油泵、罗茨鼓风机、空气压缩机、各类变速器、燃料喷射泵、印刷机械

  四点接触球FAG轴承可承受径向负荷与双向轴向负荷

  单个轴承可代替正面组合或背面组合的角接触球轴承

  适用于承受纯轴向负荷或轴向负荷成份较大的合成负荷

  该类轴承承受任何方向的轴向负荷时都能形成其中的一个接触角（α），因此套圈与球总在任一接触线上的两面三刀点接触

  主要适用的保持架：铜合金切制保持架

  主要用途：飞机喷气式发动机、燃汽轮机

  调心球轴承

  由于外圈滚道面呈球面，具有调心性能，因此可自动调整因轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正

  圆锥孔轴承通过使用紧固件可方便地安装在轴上

  钢板冲压保持架：菊形…12、13、22…2RS、23…2RS

  葵形…22、23

  木工机械、纺织机械传动轴、立式带座调心轴承

  圆柱滚子轴承

  圆柱滚子与滚道呈线接触，径向负荷能力大，即适用于承受重负荷与冲击负荷，也适用于高速旋转 N型及NU型可轴向移动，能适应因热膨胀或安装误差引起的轴与外壳相对位置的变化，最适应用作自由端轴承NJ型及NF型可承受一定程度的单向轴向负荷，NH型及NUP型可承受一定程度的双向轴向负荷内圈或外圈可分离，便于装拆NNU型及NN型抗径向负荷的刚性强，大多用于机床主轴

  主要适用的保持架：钢板冲压保持架（Z形）、铜合金切制保持架、销式保持架、合成树脂成形保持架

  主要用途：中型及大型电动机、发电机、内燃机、燃汽轮机、机床主轴、减速装置、装卸搬运机械、各类产业机械

  实体型滚针轴承

  有内圈轴承的基本结构与NU型圆柱滚子轴承相同，但由于采用滚针，体积可以缩小，并可承受大径向负荷无内圈轴承要把具有合适精度和硬度的轴的安装面作为滚道面使用

  主要适用的保持架：钢板冲压保持架

  主要用途：汽车发动机、变速器、泵、挖土机履带轮、提升机、桥式起重机、压缩机

  圆锥滚子轴承

  该类轴承装有圆台形滚子，滚子由内圈大挡边引导

  设计上使得内圈滚道面、外圈滚道面以及滚子滚动面的各圆锥面的顶点相交于轴承中心线上的一点

  单列轴承可承受径向负荷与单向轴向负荷，双列轴承可承受径向负荷与双向轴向负荷

  适用于承受重负荷与冲击负荷

  按接触胸（α）的不同，分为小锥角、中锥角和大锥角三种型式，接触角越大轴向负荷能力也越大

  外圈与内组件（内圈与滚子和保持架组件）可分离，便于装拆

  后置辅助代号"J"或"JR"的轴承具有国际互换性

  该类轴承还多使用英制系列产品

  主要适用的保持架：钢板冲压保持架、合成树脂成形保持架、销式保持架

  主要用途：汽车：前轮、后轮、变速器、差速器小齿轮轴。机床主轴、建筑机械、大型农业机械、铁路车辆齿轮减速装置、轧钢机辊颈及减速装置。

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