角接触球轴承_久研轴承科技（安徽）有限公司

17887/17831轴承内圈裂纹分析

2013-08-27

梁华¹　仇亚军¹　蔡素萍²（1.洛阳轴承研究所，河南洛阳　471039；2.洛阳市秦岭制药厂，河南洛阳　471039）

　　摘　要：分析了汽车变速箱轴承17887/17831（英制）内圈产生的各种形态的裂纹，发现其原材料质量合格而热处理质量不符合标准规定。找出裂纹形成的原因并给出防止裂纹产生的对策。
　　关键词：汽车轴承；套圈；裂纹；热处理
　　某公司生产的汽车变速箱轴承，材质为ZGCr15，型号17887/17831（英制）。该轴承内圈在磨加工过程中发现有裂纹，在送检的两件内圈中，其中有一件已断为两半，要求分析裂纹产生的原因。
　　1　裂纹形貌
　　两件内圈除挡边的外圆面之外，其余加工面均已经过磨削，未发现明显裂纹。已断开的内圈断口呈浅灰色瓷状、稍粗，较为平齐。大端面与内径的交角处有一台阶，存在明显棱角。
　　将两件内圈进行热酸洗，发现有多种形态的裂纹：（1）内圈大端的油沟底部有一沿圆周方向分布的裂纹（其纵截面形貌参见图1）及多条起源于油沟底部、与挡边形成一角度并向挡边和内滚道面两方向扩展的平行裂纹（见图2）。（2）在内圈大端面与内径的交角处的台阶上分布有沿周向、轴向和“H”形分布的裂纹；有些裂纹已扩展至大端面、挡边外圆面及内径面上（见图3）。（3）内圈的内径面上均有沿圆周方向分布的短线状细小裂纹（见图4）。

　　2　材质及热处理质量分析
　　轴承内圈的金相检查在日产MG型显微镜下进行，腐蚀剂采用4%硝酸酒精溶液。轴承内圈硬度测试在HR-150A洛氏硬度计上测定，测试部位为小端面。原材料检验参照YB9-68标准，热处理质量按照JB/T 1255-2001标准评定。检验结果见表1。由表1可知：轴承内圈的原材料质量符合标准要求；轴承内圈的淬回火组织过热，为不合格。

　　3　裂纹形成的原因及对策
　　3.1 组织过热
　　轴承内圈的淬回火组织过热，硬度偏高，增加了淬火应力，易产生裂纹。建议调整热处理工艺，如降低淬火加热温度或缩短保温时间。
　　3.2 设计及加工工艺不合理
　　内圈油沟裂纹的形成可能有以下两种原因：（1）车刀头部较尖，造成热处理时局部应力集中；另外，由于油沟内脱碳层的存在也削弱了此处材料的强度，导致沟底沿圆周方向开裂。该裂纹为油沟淬火裂纹。（2）沟底因尖锐集中的应力（热处理）与内滚道、挡边磨削应力的叠加造成了如图3所示的裂纹。建议改进车削及磨削工艺，即避免油沟尖角，降低磨削应力。另外，要加强气氛保护，减少热处理造成的脱碳层，以避免此类裂纹的产生。
　　内圈的大端面与内径交角处台阶的存在使此处形成了比较尖锐的棱角，热处理时极易造成应力集中，从而产生类似于油沟的沿圆周方向分布的裂纹；另外，此处集中的应力与大端面及内径面磨削应力叠加就会造成如图4所示的不同形态的裂纹。建议优化设计（或加工）工艺，使倒角与端面的交角尽可能地圆滑，以避免此处热处理应力过于集中而导致的淬火开裂。
　　3.3磨削裂纹
　　工件表面上因磨削或表层相变产生的内应力如果大于该材料的强度，就会在表面上产生裂纹，其形态多为网状龟裂或平行线状，称为磨削裂纹。本文所分析的内圈内径上的裂纹即为平行短线状磨削裂纹。在轴承滚道磨削诸影响因素中，砂轮材质、磨削进给量和冷却液的性能是影响轴承套圈滚道表面质量的主要因素。建议调整磨削工艺，尤其是对于硬度值处于上限的零件，应更加注意。

来源：《轴承》2003年第3期

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