滑动轴承巴氏合金表面划伤缺陷分析

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滑动轴承巴氏合金表面划伤缺陷分析

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滑动轴承巴氏合金表面划伤缺陷分析
朱锦艳,范文秉,陈丽芳,潘嘉玉
(太原重型机械集团公司理化检定中心,山西太原030024)

内径为<125mm滑动轴承由铸铁轴瓦和锡基巴氏合金表面层组成,轴承额定转速为750rPmin,润滑系统为油环自润滑。在轴承安装工作2h时出现故障,内表面严重划伤,润滑油也从原来的黄亮色变为暗黑色。本文通过显微组织分析、电镜形貌观察及微区成分定性、定量分析,确定缺陷性质及产生原因。
1  检测结果分析
在半轴承的中部用线切割的方式取宽度为20mm、厚度为10mm、长度为轴承高度的试样。锡基巴氏合金的基体组织为α基体上分布着白色块状β相和白色针状、粒状的ε相(图1),为ZChSnSb11-6轴承合金正常组织。锡基巴氏合金是一种优良的轴承材料,可在轴与轴承表面之间提供很好的作用,且合金表面与轴瓦铸铁底材粘合良好,完全可以排除材质本身造成缺陷的可能。
扫描电镜分析表明,巴氏合金表面缺陷主要有两种形态:长直的犁沟和稍宽的不平整区(图2),不平整区由断续的擦伤和撕裂区以及不平整变形区所组成,在此区还嵌藏着一定数量不规则块状的大质点,能谱分析可知其性质为Al的氧化物和Al、Fe氧化物,它们来自悬浮在润滑油中的杂质。犁沟区有深而平直的棱边,属接触应力下类似显微机加工造成的擦伤犁沟。
巴氏合金内表面基体能谱定量分析结果显示内表面含有Fe:13.05%,与基体成分明显不同,这些Fe元素的来源必定是与轴接触后的结果,由此可以断定轴承内表面与轴发生了咬合。
滑动轴承是轴瓦表面与轴径表面相对滑动情况下工作的,为了减小这种相对滑动引起的摩擦,摩擦面间需用润滑油加以润滑。通常存在润滑剂时,磨损是由最高的棱首先接触并受到大的接触应力,它造成塑性流动,越来越多的棱相互接触,则表面以这种方式逐渐变平或变光,即电镜下的形貌以塑性变形为代表[1]。而主要为摩擦造成的形貌属于无润滑磨损,没有润滑剂时磨损过程的特点是金属的粘合和冷焊。在金属对金属接触的过程中,滑动表面先在许多显微凸起点上进行摩擦,随着摩擦的发展,就可能在这些点产生局部熔化,造成咬合和划伤。同时大型外来质点随着润滑油一起循环,可破坏油膜,造成金属对金属接触,因而增加摩擦,又转过来引起温度升高,对表面划伤起到一定的辅助作用。
2  结论
滑动轴承巴氏合金表面缺陷,是由于轴瓦表面和轴径表面产生干摩擦,金属对金属接触发生了咬合和划伤。产生的主要原因系润滑不良,次要原因是一定数量的氧化铝外来质点。