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双列球面滚子轴承的外圈破碎和内圈断裂事故原因?
2012-05-10  点击:2

大型初轧厂的热钢坯输送辊道采用长轴集中驱动、双列球面滚子轴承的支承。在使用过程中发生轴承的外圈全部破碎及内圈断裂的恶性事故。损坏轴承的安装部位见图2—11。轴颈部位采用喷水冷却。轴承型号是23144W33C3(相当于中国3G3003744Y),工作转速115r/min,使用硫磷型极压锂基脂N02进行集中给脂润滑。损坏轴承所处的A14辊道已接近轧钢机,工作时冲击负荷很大,所输送的钢坯的**质量约28000kg。

对轴承损坏情况进行检查:(1)轴承外圈全部破碎,内圈磨损十分严重,轴向已开裂,保持架断裂变形,圆锥滚动体严重扭曲;(2)轴承部位集中给脂系统工作正常,给脂管道畅通,该轴承总共运行6个月。

对其进行材料成分分析发现符合JISG4805轴承钢标准;对其进行宏观硬度检查表明轴承正常部位的硬度符合标准,而损伤严重的部位硬度下降;对其进行了损坏面表层材料分析,结果,表层边缘是一层白壳层,该区由淬火细小结晶状马氏体和粒状碳化物及少量残余奥氏体组成。在白亮层下面是一层颜色较深的过渡区,它由回火屈氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体组成。过渡区下面是回火隐晶马氏体、颗粒状碳化物和少量残余奥氏体,但也有少量回火屈氏体。

经显微硬度和扫描电镜高倍检验,表面是高温回火组织。外圈有大量的表面龟裂,微裂纹是从表面淬火层开始,有的微裂纹已穿过过渡区,并汇合成一条较大的裂纹,显而易见,这种二次淬火裂纹是断裂的起源。二次淬硬层厚度不均匀,大约从0.05~0.2mm,说明表面受热不均,二次淬硬层质脆,在冲击负荷和高接触应力下容易剥落。经检查在外滚道中部的非负荷区发现材料表面有类似疲劳剥落的凹坑,在该区并不会发生滑动和滚动的摩擦,不存在金属的疲劳剥落,进一步检查,在这些凹坑中有氯离子和***离子,根据现场使用条件判断,是属冷却水进入轴颈部位而形成的腐蚀孔。

该轴承的破坏原因是由于轴承在运转过程中出现过热现象而导致工作表面温度升高,表层出现不完全的二次淬火层,次表层出现高温回火组织,二次淬火层质硬而脆,在高接触应力下形成龟裂和剥落坑,同时轴承支承部位受冷却水的入侵,润滑脂理化性能下降,长时期后在材料表面发生腐蚀作用,形成腐蚀坑,这些应力集中点在外界冲击负荷下发生材料的微裂纹的扩散,导致轴承断裂。由于已断裂的内圈其内应力基本正常,因此可判断断裂和轴承原始内应力及热处理工艺无关,仅属轴承使用原因而致。初轧钢坯输送辊道轴承部位常受冷却水的入侵,这将有害于轴承的正常使用,为此应在轴承支承内侧增强密封,添置甩水环等辅助装置。


 

 

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