行业动态

一、失效轴承

观察如下两个失效部件图片：

图1：满滚子圆柱轴承滚子失效

图2：某失效直齿轮齿轮面

1、什么是粘着磨损？

由于表面微观不平，当摩擦表面相对滑动时，实际上是微凸体之间的接触。在相对滑动和载荷的作用下，粘着效应所形成的粘着结点发生剪切断裂，被剪切的材料或脱落成磨屑，或由一个表面迁移到另一个表面，此类磨损统称为粘着磨损。

2、粘着磨损分类

（1）、轻微磨损：

虽然摩擦系数增大，但是磨损却很小，材料迁移也不显著

粘结点的强度低于摩擦副金属的强度。

（2）、涂抹：

1）、破坏发生在离结合面不远处较软金属表层内，因而软金属粘附在硬金属表面上；

2）、粘结点的强度高于摩擦副中较软金属的剪切强度，但小于较硬金属的抗剪强度。

（3）、擦伤：

1）、剪切破坏主要发生在软金属表层内，有时也发生在硬金属表层内。

2）、擦伤时接触表面的剪切强度既大于软金属，也大于硬金属。

3）、转移到金属表面的粘着物对软金属有“犁削”作用。

（4）、胶合

1）、剪切破坏发生在一个或两个金属表层较深的地方，或摩擦副之间咬死不能相对运动

2）、粘结点强度比摩擦副两金属的剪切强度高，而且粘结点面积较大；

3）、塑性变形，分子吸引造成的粘焊；

4）、摩擦生热，温度升高引起的粘焊；

3、粘着磨损机理

当两零件表面接触时，由于表面不平，发生的是点接触。通常摩擦表面的实际接触面积只有表观面积的0.1~0.01%。对于重载高速摩擦副，接触峰点的表面压力有时可达5000MPa，并产生1000°C以上的瞬时温度。而由于摩擦副体积远大于接触峰点，一旦脱离接触，峰点温度便迅速下降，一般局部高温持续时间只有几个毫秒。摩擦表面处于这种状态下，润滑油膜、吸附膜或其它表面膜将发生破裂，使接触峰点产生粘着，随后在滑动中粘着结点破坏。这种粘着、破坏、再粘着的交替过程就构成粘着磨损。

关于粘着机理目前还没有比较统一的观点，但是粘着现象必须在一定的压力和温度条件下才会发生这一认识是相当一致的。

4、影响粘着磨损的因素

（1）、载荷

粘着磨损一般随法向载荷增加到某一临界值后而急剧增加，当载荷值超过材料硬度值的1/3时，磨损急剧增加，严重时咬死。

材料硬度与许用压力

（2）、速度

在压力一定的情况下，粘着磨损随滑动速度的增加而增加，在达到某一极大值后，又随着滑动速度的增加而减少。

磨损量与滑动速度

（3）、表层温度特性对于摩擦表面的相互作用和破坏影响很大

表面温度升高可使润滑膜失效，使材料硬度下降，摩擦表面容易产生粘着磨损。

温度对胶合磨损的影响

（4）、摩擦副材料：

1）、材料的硬度

2）、脆性材料的抗粘着磨损的能力比塑性材料高，

3）、相同金属或者互溶性大的材料组成的摩擦副粘着效应较强，容易发生粘着磨损。

5、低接触面速度时，添加剂（EP/AW）不足：

通过表面处理方法在金属表面上生成硫化物、磷化物或氯化物等的薄膜将减少粘着效应。

6、影响因素及控制方式

1）、在选材上, 选择磨损系数小的摩擦副材料；

2）、使用较大的油膜或有效的添加剂；

3）、减少载荷；在压力方面, 选择的许用压力必须低于临界压力值；

4）、提高表面粗糙度等级以降低微区接触应力。

5）、提高表面硬度；

二、分析失效轴承

图1为满滚子的圆柱滚子轴承失效，表面产生大面积剥落。手下此类无保持架性质的轴承主要用于重载低速的情况下，也符合本案例的工况。我们从粘着磨损的机理因素来分析和查找失效的原因。 结合本例中结合设备运行中失效，转子与阀座严重咬粘磨损，轴产生绕曲，轴上产生了极大的径向力，载荷压强如果超过了轴承的硬度可承受的一定范围，磨损急剧加大，另外巨大的压力会破坏润滑油膜。两者结合符合塑性变形，分子吸引产生粘焊的胶合磨损特征。

解决方案，避免极大载荷的产生；选用带有极压性能的润滑剂甚至必要时添加固体添加剂。

图2为齿轮面胶合磨损，胶合磨损是齿轮常见的失效原因之一，之所以如此，是因为齿轮的啮合面位置在节线靠近齿顶位置，此区域的摩擦性质复杂，是滚动与滑动混合，这个区域是流体动压润滑的混合润滑区域，对润滑性能的要求非常高。此处为局部摩擦产生热，引起微凸体焊粘并剪切剥落。

解决方案，润滑剂需要选用含有极压添加剂防止磨损和胶合，添加剂必须适应高温和高负荷。必要时，还可以修改齿轮轮廓，降低摩擦系数，提高齿面硬度等。

三、联系我们

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