轴承保持架铆钉失效分析_何惜港

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1、ISSN1000－3762轴承2012年10期37－39CN41－1148/THBearing2012，No．10轴承保持架铆钉失效分析何惜港，梁英，宋海涛，郭帅(洛阳LYC轴承有限公司，河南洛阳471039)摘要:轴承在正常装配及使用过程中，保持架所受载荷较小，因铆钉问题导致的轴承失效并不多见。但在一些特殊的工况条件下，若忽略铆钉设计的特殊性，就可能产生质量隐患，进而引发质量事故。通过对工程应用中保持架铆钉失效案例进行分析，期望能对轴承铆钉设计及改进加工工艺提供参考。关键词:滚动轴承;保持架;铆钉;钉头;断裂中图分类号:TH133．33文献标志码:B文章编号:1000－3762(

2、2012)10－0037－03铆钉作为一种机械连接件在轴承行业中主要应用于轴承保持架，通过铆钉将两半保持架铆接为一体。与整体保持架相比，铆接保持架具有更好的加工及装配工艺性。一般来说，保持架铆钉多采用钢丝直接截成钉杆后随即冷锻一端，形成一端带钉头的铆钉。目前，铆接结构的轴承保持架应用广泛，并形成了相对成熟、稳定的工艺。实际应用中铆接结构一旦失效，保持架将解体，导致轴承无法正常运转而最终失效。结合轴承在工程应用中出现的铆钉失效问题，对现有铆钉设计及工艺进行分析，以避免轴承保持架因铆钉失效而解体，提高轴承整体质1—外圈;2—滚子;3—内圈;4—保持架盖;5—保护架座;6—铆钉量和可靠性

3、。图1轴承结构示意图1问题的提出生断裂，断口附近未见明显的塑性变形痕迹，如图某主机在分解检查过程中发现，轴承保持架一侧2所示，观察失效铆钉的钉杆部位，均可见光亮痕有6个铆钉钉头脱落。轴承累计工作时间约400h。迹。在断裂的铆钉端部可见较大的麻点坑形貌，保持架由盖端和座端两部分组成，通过30个也可见相对较小的金属突起(已磨得发亮)，如图铆钉连接，轴承结构如图1所示。铆钉钉头为一3所示。端冷墩成形一端热铆成形。其中位于保持架盖端的钉头为热铆钉头，位于保持架座端的钉头为冷墩钉头。6个失效铆钉的断裂位置均在冷墩钉头端，铆钉头脱落，而铆钉杆仍在钉孔内。图2失效铆钉及断裂位置铆钉材料为ML15

4、钢，技术标准规定的抗拉强度为390～540MPa。2铆钉头脱落原因2．1铆钉断口外观分析2．1．1失效铆钉断口宏观观察失效铆钉均在铆钉头和铆钉杆的倒角R处发收稿日期:2012－04－27;修回日期:2012－05－23图3断裂铆钉端部的形貌特征·38·《轴承》2012．№．10铆钉断口宏观形貌基本相同，表现为:断面基特征，可见擦伤痕迹，如图7所示。疲劳裂纹扩展本呈灰黑色，裂纹起始于表面多处，可见从裂纹源后期，疲劳条带间距有所加宽。发散的棱线;断口上有两个较为平坦的裂纹扩展断裂Ⅱ区的微观断裂形貌如图8所示，也表区;瞬断区较粗糙，位于两个扩展区的中间(偏向现为多点起源的疲劳断裂特征，疲

5、劳条带细密。断面一侧)，约占整个断面的10%，如图4所示。图6铆钉断口断裂Ⅰ区起源位置特征图4断裂铆钉头部位的形貌特征2．1．2失效铆钉断口微观观察对断口进行超声波清洗后，在扫描电镜下进行断口微观观察。铆钉断口的微观断裂特征基本相同，均表现为一大一小两个相对的疲劳扩展区，瞬断区处在两个疲劳区之间，且瞬断区所占断口面积比例较小。铆钉断裂起源区也可见周向摩擦痕迹，未见明显的冶金缺陷;扩展区可见擦伤痕迹，具有微动疲劳损伤的特征。铆钉断口低倍形貌如图5所示。图7断裂Ⅰ区扩展区的疲劳条带特征图5铆钉断口低倍形貌图8断裂Ⅱ区微观形貌特征根据断口形貌，可将断面分为断裂Ⅰ区、断裂Ⅱ区断裂Ⅲ区为瞬断

6、区，表现为韧窝断裂特征，如和断裂Ⅲ区3个区域，其中断裂Ⅰ区和断裂Ⅱ区断面图9所示。较平坦，断裂Ⅲ区较粗糙，断裂Ⅰ区约占整个断面的个别铆钉断口的疲劳扩展后期，可见明显的80%，断裂Ⅱ区约占整个断面的10%。疲劳弧线特征，如图10所示。断裂Ⅰ区起源区微观断裂形貌如图6所示。2．2外力打断铆钉断口观察表现为多点起源特征，可见从源区发散的细小棱为比较断裂特征，对一铆钉在铆钉杆部位进线，起源位置处可见周向的摩擦痕迹，具有微动疲行外力打断。外力打断断口呈银灰色，断口附近劳损伤的特征，源区附近未见夹杂等冶金缺陷。可见明显的宏观塑性变形，断口微观形貌为韧窝裂纹扩展区主要表现为细密的疲劳条带断裂断裂

7、特征，如图11所示。何惜港，等:轴承保持架铆钉失效分析·39·显的夹杂等冶金缺陷，金相组织未见异常;热镦钉头的材料强度弱于冷镦钉头，但断裂失效却出现在冷墩端，因此铆钉的断裂失效应与材质无关。铆钉断口均包含一大一小两个明显的疲劳断裂区。正常情况下，铆钉一般受剪切应力作用，不应发生疲劳断裂。从断裂均出现在冷镦钉头位置、且存在周向摩擦痕迹、铆钉杆断裂位置处也存在明显的磨损痕迹等来看，铆钉钉头脱落应为微动磨损导致的疲劳断裂。图9断裂Ⅲ区及断裂交界处的形貌特征3工艺分析与改进措