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在近两年九星进行的失效分析案例中,滚道表面◥出现波纹状凹槽造成的电机轴承失效共计7例,其中地铁、机车电机轴承就有6例。这样的波纹状凹槽通常是电蚀或伪压痕造成的,由于这╳两者的形貌类似,有时很难区分,必须通过必要的检测手段加以辨识,以找出其失效的真正◣原因。
一、伪压痕与电蚀的现象 在ISO15243标准中,对于伪压痕(也称“伪布氏压痕”)和电蚀是做如下定∏义的:
1.1 伪压痕:零部件周期性振动时,由于弹性接触▽面的微小运动和(或)回弹,滚动体和滚道接触区将出现伪压痕。根据振动强度、润滑条件或载荷的不同,腐蚀和磨损∑会同时产生,在滚道上形成浅的凹陷。对于静止轴承,凹△陷出现在滚动体节距处,并常变成淡红色或发亮。
1.2 电蚀:电蚀是由于电流的通过造成接触表面●材料的移失。电压过大时,当电流通过滚Ψ 动体和润滑油膜从轴承的一个套圈传递到另々一套圈时,由于绝缘不适当或绝缘不良,在⊙接触区内会发生击穿放电。在套圈和滚动体之间的接触区,电流强☆度增大,造成在非常短的时间间隔内局部受热,使接触区发◥生熔化并焊合在一起。当电流泄漏(电蚀波纹状凹槽)时,表面损伤最初呈现浅环形坑≡状,一环形坑与另一环形坑位置接近并↘且尺寸很小。即使电流强度相对较弱也会发生这种现象,随着时间的推移,环形坑将发展为波纹状凹槽。只能在滚子和套圈滚◢道接触表面发现这些波纹★状凹槽,钢球上则没有,只是颜色变暗。这些波ξ纹状凹槽是等距的,滚道上的凹槽底部颜色发暗。
二、伪压痕与电蚀的区分
2.1 扫描电镜
利用扫描电镜,可以将ζ 波纹状凹槽进行放大,当表面形貌放大至1000倍以上时,可以清楚的看到凹槽表面的『晶粒、晶界状况,通过对晶粒的观察,即可区分伪压痕与电蚀。伪压痕形成的凹槽↘表面晶粒没有熔融形貌,只存在表面磨损痕【迹;而电蚀形成的凹槽表面晶粒存在明显的熔融状态。通过这一特征可「对二者进行区分
2.2 金相法
也可以通过金相法对二者进行区分,将有←凹槽的部分切开,经过金相制样、腐蚀,可以看到:伪压痕形成的凹▆槽表面只是存在磨损,金相组织通常和内部组织相同,没有异常;而电╲蚀形成的凹槽表面曾被高温烧融过,所以会在凹槽表面产生高温变质层,但是由于电蚀是在短时间内的金属熔融,高温变质层会很薄,所以№在制作金相试样时应当保证边缘处的平直。此外,发生电蚀的◆轴承,在滚动体表面、滚道表面的金相样品中,均会□ 发现高温变质层的存在。
2.3 当轴承是︾外圈固定、内圈旋转状态时,外圈表面的伪压痕凹槽通常只在承载区卐内存在,而电蚀凹槽通常会在整个外圈滚道面内存在。此外,电蚀后的滚动体表面颜色通常较Ψ 暗。这也是通过外观予以初步区分的方法,但◤是准确的区分还是以扫描电镜和金相法『为准。
通过以上的方法△,可以对电机轴承表面波纹状凹槽的形成原因做出准确的判断
三、对策
由于伪压痕和电蚀都〖是电机轴承比较常见故障←原因,而消除此类故障,可采取以下措施
3.1 伪压痕故障【主要是由于机器振动所造成的,所以只要消除或减小整机的〗振动(在结构中增加减震设㊣计)、施加一定的↓预紧力减轻振动或者选用合适的润滑剂等措施即可消除、减轻伪压痕】的故障。
3.2 电蚀故障主要是由于轴承中电流〖通过,所以消除电蚀故障的方法是在电机结构上加装接地设施或采用※绝缘性能更好的九星绝缘轴承轴承来杜绝电流通◥过。