全面分析轴承失效的原因--SIAIF轴承

2020-6-13 12:12:44

1
热处理工序


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

回火硬度

A.硬度不足:喷砂或抛丸沙粒痕迹明显,沟磨、内径、超精时端面划伤,超精时沟道发白、无丝路(≤58HRC时,开始出现);

B.硬度太高:超精时沟道发暗亮、无丝路,可能有拖尾产生(≥63.5HRC时,开始出现)  

8

A

脱碳层

A.脱碳层过大:喷砂或抛丸沙粒痕迹明显,超精时沟道发白、无丝路,金相检查可以测出脱碳层厚度。

8

金  相

A.对下工序影响未有明显表现,但对轴承成品寿命影响较大。

7

A

变形量

A. 椭圆度变形量大:无心工序椭圆度差,大沟工序沟边块状黑皮;

B. 锥度变形量大:无心工序锥度差,若椭圆度同时较大,可能会产生四菱形

5


2
喷砂、抛丸工序


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

外   观

A.倒角、防尘槽、沟道发黑,带有大量淬火油;

B.影响产品清洁度及客户抱怨。

/

清洁度

A.当喷砂沙粒卡在6200/02等套圈防尘槽中,轴承运转时可能会产生卡死;

B.当抛丸时,钢丸未清洗干净,沟磨激磁将钢丸吸附,将造成磨沟工序撞车。

/


3
端面磨工序技术要求


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

尺  寸

A.尺寸偏大或偏小及尺寸离散:影响磨沟沟位及超精丝路

4

平行差

A.平行差大:影响磨沟侧摆(sia及sea)内径垂直差(sd)及超精丝路 

5

对称度

A.对称度过大:磨沟黑皮(特别是大圈),脱碳层不能去除(大于8丝,2只以上,可以判为不合格)

5

外  观

外观是平行差和对称度不良的表征。

A.端面一边亮,一边白肯定会导致对称度不好。在端面磨削过程中,套圈余量在端面发白一边去除,发亮一边仅给予了光整。若毛坯端面车加工粗糙时,该种状态套圈靠近发亮端可能会有车刀丝残留;

B.端面目视可见不均匀纹路将可能导致双面平行差,端面倒角处由于上下料、铁箱盛装等不规范操作导致有轻微碰伤处,将导致单面平行差。

/


4
外圆精磨工序


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

尺  寸

A.尺寸偏大:外沟磨尺寸报废;

B.尺寸偏小:外沟磨尺寸浅;

C.尺寸离散:沟磨尺寸不稳。抽检控制时请注意温差对尺寸的影响。

4

圆  度

A.圆度大:影响外沟磨、超精圆度;细磨工序修复困难;影响装配游隙的配档及振动低频。

4

锥  度

A. 细磨修复困难。

3

外  观

A.吃刀:细磨修复困难,外沟磨、超精圆度报废;

B.磕碰伤:由于上下料等的非规范操作将产生端面、外圆的磕碰伤,可能会造成单面端面平行差,外圆圆度奇怪,细磨无法修复等。

/



5
外圆超精研工序


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

超精深度

A.超精深度不足: 圆度、粗糙度无法修复;

B.超精深度太深:外圆尺寸责废;

C.超精深度离散:影响外圆尺寸集中,造成沟磨尺寸离散。

5

圆  度

A.圆度大:影响外沟磨、超精圆度;细磨工序修复困难;影响装配游隙的配档及振动低频。

2

锥  度

A. 细磨修复困难。

2

外  观

/

/


6
外沟磨削工序


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

尺  寸

A.影响装配合套率。

3

圆  度

A.影响产品旋转精度,影响装配游隙的配档及振动低频;

B.圆度呈5菱以上多菱形时,一般为振纹影起。

5

沟  位

A.影响超精加工一致性。

3

侧  摆

A.影响超精加工质量,影响轴承的旋转精度。

5

曲  率

A.曲率大或小:影响轴向游隙与径向游隙的对应,可能对轴承安全造成影响;

B.曲率留丝:影响超精加工质量,影响轴承噪音。

4

粗糙度

A.磨粒划伤:由于磨粒的脱落,来不及排削或砂轮的单点磨粒锋利,被砂轮高速旋转压入磨削表面。在超精时可能表现为拖尾或不可见单点、白点(测振可以发现)目前仅知:压痕深度一般为3~5um,最深可达8um。

B.粗糙度过粗:超精时可能不能修复,留有白点;

C.粗糙度过于光洁:超精深度超不下去。

2

残  磁

A.会造成超精工序撞车;带有残磁的套圈会吸引大量铁削,降低产品清洁度;成品带有残磁,会使启动力矩增大。

/

波纹度

波纹度又称振纹,其为系统刚性不足(机床床身刚性不足、电主轴跳动大、砂轮切削能力弱、砂轮磨损不圆、砂轮裂纹、冷却液润滑效果差等),自激振动与共振产生。在我公司,最常见为:砂轮在磨削过程中,由于渗硫不均等原因,各个结合强度不一样,引起磨粒脱落的快慢速度亦不一样,砂轮结合强度大的部分,磨粒不易脱落,产生局部钝化。砂轮本身自然形成波纹状态,在磨削过程中引起振动,产生振纹。

A.影响超精质量(振纹套圈若经超精后未修复,将残留有规律块状砂轮花),振纹一般肉眼灯光下可见,同时刮色时可以看到段状刮色浓、淡。在圆度仪上,滤波可见。

/

烧  伤

A.烧伤一般肉眼很难发现,必须用酸洗法检验。

6

刮色油

由于刮色油物料与正常物料混料,或者刮色油物料未清洗干净,这将导致超精后残留刮色油,如若半成品、成品清洗不净,将直接影响轴承清洁度。

/

外  观

A.外圆划伤:外圆划伤,只要存在,不论能否在细磨修复,它都已经在沟磨工序造成了沟磨圆度的较大或奇形怪状;

B.端面划伤:端面划伤可能由于端面工序粗糙度较大或者磁力较大及靠山未修磨好等原因造成,流入下工序,可能会引起客户的抱怨。

/


7
内沟磨削工序


内沟磨工序基本同外沟磨工序,但有以下不同:


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

(棱)圆度

A.影响产品旋转精度,影响装配游隙的配档及振动低频;

B.圆度呈多菱形情况较多,除圆度仪检测外,必须根据具体情况分别在120度、90度仪表上检测。

5

波纹度

由于内圈磨削砂轮轴刚性较外圈磨削强,故正常情况下波纹度不易发生,但当出现撞车、砂轮裂纹、砂轮平衡不良、主轴精度不足等破坏旋转精度与主轴运转二次平衡的情况下将产生多菱形波纹度;

A.注意:多菱形波纹度由于仪表检测角度误差的影响,在某些仪表上可能会反映迟钝,甚至不能探测。

/

外  观

A.沟道:外圆划伤,只要存在,不论能否在细磨修复,它都已经在沟磨工序造成了沟磨圆度的较大或奇形怪状;

B.端面划伤:端面划伤可能由于端面工序粗糙度较大或者磁力较大及靠山未修磨好等原因造成,流入下工序,可能会引起客户的抱怨。

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8
内径工序


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

尺  寸

影响产品安装及轴承与轴配合

6

(棱)圆度

轻微影响产品安装性能和旋转精度

5

锥  度

影响产品安装性能

4

垂直差

影响产品旋转精度

4

粗糙度

影响产品安装

2

外  观

主要为碰伤滚道、内径测爪划伤

/


9
超精工序


控制项目

后工序影响及表现

FMEA

严重度

超精深度

影响产品振动等级及噪音和产品寿命

提高超精深度的措施:

A、 增大压力,延长切削时间;

B、 增加摆头速度,降低工件转速;

C、 降低切削夜粘度;

D、 改用粗粒度油石;

E、 套圈硬度与超精深度也呈现反比。

4

圆  度

影响产品速度振动等级低频值

5

沟道曲率

影响产品轴向游隙与径向游隙的对应。

4

粗糙度

影响产品速度振动等级高频值,其措施与超精深度项目措施相反。

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丝  路

影响产品噪音。(具体表现为声音粗)

丝路不好主要由以下因素造成:

A、 靠山、定心轴或支撑精度不好造成;

B、 摆头轴承磨损;

C、 冷却不良;

D、 油石沟位不正确;

E、 油石前后位置不正确,导致油石剥落、变形等。

6

外  观

主要为:端面划伤、端面擦伤,大圈滚道

/

磕碰伤

超精前碰伤:主要表现为拖尾,泰勒仪显示为凹凸状;

超精后碰伤:无拖尾存在

/

超精馏

超精馏的成因:由于超精切削时产生的铁削来不及脱落,由于冷却实效,导致铁削熔化成铁馏,俗称超精馏。现有工艺一般不会产生超精馏。

/


10
装配不当


各种轴承提前失效的16%是由于装配不当(通常是由于用力过大…)和不会正确使用装配工具造成的。


有些设备要求采用机械,液压或加热方法来进行正确而有效的安装和拆卸。有的厂家提供了基于各种专业工程服务技术的全套工具和设备,使得这些工作变得简单,快捷和更具成本核算效益。


使用专用工具和技术进行专业的装配,是实现最大限度的延长机器运行时间的另一种解决方法。


11
润滑不当


尽管可以安装各种“免维护”密封轴承,但提前失效轴承中仍有36%是由于润滑脂的技术应用不正确和使用不当造成的。


任何润滑不当的轴承都不可避免地在正常使用寿命之前提前失效。由于轴承通常是机械设备中最不容易装卸的部件,不经常润滑就会出现问题。


12
污染


轴承是精密零件,如果轴承及润滑脂受到污染,将无法有效运行。


此外,由于已经注有润滑脂的免维护密封轴承只占所有使用轴承中的一小部分,所以所有提前失效的轴承中至少有14%是由于污染问题造成的。


13
疲劳


如果机器出现过载、使用或维护不当,轴承都会受到影响,导致提前失效的轴承中有34%是由于疲劳引起的。


由于轴承在维护不当或应力过大时会发出“提前警告”,可以用状态监控设备进行检测和分析,因此突然的或计划外的失效是可以避免的。


预防轴承早期失效的途径


在重要的机械设备中轴承的使用寿命是一项重要指标,了解并掌握轴承的工作状态,预测、预防轴承早期失效十分必要。通常有以下主要途径。 
    

(1)采用先进技术,提高轴承的寿命和可靠性。包括结构优化设计、加工工艺的改革、材料的精选和精练、高效率高洁度的润滑、精细的装配和安装等等。 


(2)加强轴承产品的质量检测和监督,确保轴承产品质量达到有关标准或设计要求。 


(3)加强对轴承工作状态的监测和诊断,及早发现异常,采用预防措施以防止突发性事故可能造成的重大损失。 


故障诊断检测系统 
    

现代轴承故障诊断技术,是与精密的测试系统和监测手段联系在一起的 。目前实际应用中比较成熟的检测系统有以下几种。 


(1)轴承脉冲侧振装置 


轴承疲劳磨损(或疲劳剥落)后,产生振动,接收器将机械脉冲信号转换为电信号并放大。
当脉冲数超出正常范围达到突变时,立即报警,轴承停止使用。 


(2)轴承温度报警装置 


轴承润滑不良、表面磨损或疲劳都会使表面发热,当发热到一定的极限温度时,既行报警,轴承停止运行。


(3)定期检测运行中轴承的当时状态,发现或监控已有缺陷极其发展趋势。 


(4)铁谱诊断法 
    

定时抽取工作轴承的润滑脂的样本,用铁谱仪检测其中的磨粒数量、尺寸及其形状特征,可发现出疲劳与磨损的程度,发现轴承失效的征兆。